Чтобы найти площадь основания правильной четырехугольной пирамиды, давайте сначала разберемся с ее геометрией. Правильная четырехугольная пирамида имеет квадратное основание и одинаковые боковые ребра.
Нам дано, что высота пирамиды равна 10 см и боковое ребро наклонено к плоскости основания под углом 45 градусов. Мы можем использовать эти данные, чтобы найти длину стороны основания.
- Определите длину бокового ребра: Пусть длина бокового ребра равна l. Поскольку угол между боковым ребром и плоскостью основания равен 45 градусов, мы можем использовать тригонометрические соотношения. В прямоугольном треугольнике, образованном высотой пирамиды, половиной диагонали основания и боковым ребром, угол между высотой и боковым ребром равен 45 градусов.
- Используйте тригонометрическое соотношение: В этом треугольнике косинус угла 45 градусов равен отношению высоты пирамиды к длине бокового ребра:
cos(45°) = высота / боковое ребро = 10 / l.
Поскольку cos(45°) = √2/2, у нас есть уравнение:
√2/2 = 10 / l.
- Решите уравнение: Умножим обе стороны уравнения на l и затем на 2/√2, чтобы найти l:
l = 10 * 2/√2 = 10√2.
- Найдите длину стороны основания: Поскольку боковое ребро наклонено под углом 45 градусов, высота пирамиды и половина диагонали основания образуют равнобедренный прямоугольный треугольник. Если половина диагонали основания равна d/2, то:
d/2 = 10.
Таким образом, диагональ d равна 20 см.
- Найдите сторону квадрата: Диагональ квадрата выражается через сторону a как d = a√2. Подставляем значение диагонали:
a√2 = 20.
Решаем уравнение:
a = 20/√2 = 10√2.
- Вычислите площадь основания: Площадь квадрата равна квадрату длины его стороны:
Площадь = a² = (10√2)² = 100 * 2 = 200 см².
Таким образом, площадь основания правильной четырехугольной пирамиды равна 200 см².