Какой угол образуется при ребре основания правильной четырехугольной пирамиды, если боковое ребро равно диагонали ее основания? Также, каковы углы при боковом ребре и между противоположными боковыми гранями?
Математика11 классГеометрия. Правильные пирамидыуголправильная четырехугольная пирамидабоковое ребродиагональ основанияуглы при боковом ребреуглы между боковыми гранямиматематика 11 классгеометриясвойства пирамидызадачи на углытреугольникивекторыпространственные фигуры
Давайте разберемся с задачей шаг за шагом. У нас есть правильная четырехугольная пирамида. Это значит, что основание пирамиды — квадрат. Обозначим:
По условию задачи, боковое ребро равно диагонали квадрата основания. Диагональ квадрата может быть найдена по формуле: d = a√2. Следовательно, боковое ребро s = a√2.
Теперь найдем угол между ребром основания и боковым ребром. Рассмотрим треугольник, образованный ребром основания, боковым ребром и высотой пирамиды. Это треугольник SOA, где:
Треугольник SOA — прямоугольный, так как OA — половина диагонали квадрата (гипотенуза),а SO — это высота пирамиды. В этом треугольнике:
Теперь найдем угол θ между ребром основания OA и боковым ребром SA. Используем косинус угла:
cos(θ) = OA/SA = (a√2/2) / (a√2) = 1/2.
Следовательно, угол θ равен 60 градусов.
Далее, найдем угол между боковым ребром и высотой пирамиды. Опять в треугольнике SOA:
Таким образом, угол φ равен 30 градусов.
Наконец, найдем угол между противоположными боковыми гранями. Рассмотрим треугольник, образованный двумя боковыми ребрами и диагональю основания AC. Этот треугольник — равнобедренный, так как боковые ребра равны. Угол между боковыми гранями равен:
2 * arcsin(a/(2s)), где s = a√2.
Подставляем и упрощаем:
2 * arcsin(a/(2a√2)) = 2 * arcsin(1/(2√2)) = 2 * arcsin(√2/4).
Это значение приближенно равно 90 градусов.
Итак, подведем итог: