В правильной шестиугольной пирамиде SABCDEF, стороны основания которой равны 1, а боковые...

0 голосов
200 просмотров

В правильной шестиугольной пирамиде SABCDEF, стороны основания которой равны 1, а боковые ребра равны 2, найдите синус угла между прямой BC и плоскостью SAF


Геометрия (33 баллов) | 200 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов
Правильный ответ

BC II AD; Пусть начало координат O в середине AD; Ось OX вдоль AD, ось OY -перпендикулярно (проходит через середины BC и EF), ось OZ  вдоль OS;
Плоскость SAF пересекает оси OX в точке A (0, -1, 0) OY в точке M (0, -√3, 0) и OZ в точке S (0, 0, √3);
Координаты M и S очень легко вычислить, потому что OM = OS = OA*tg(60°) (треугольник ASD очевидно равносторонний).
Уравнение плоскости SAF выглядит так
- x - y/√3 + z/√3 = 1;
откуда вектор, нормальный к этой плоскости N = (-√3, -1, 1) (или любой ему пропорциональный).
Теперь надо найти угол между N и осью OX
cos(Ф) = Nx/INI = -√(3/5); по сути это ответ, знак косинуса не важен, его надо просто отбросить (минус означает, что вектор N "смотрит налево", не более того, но можно выбрать и противоположный ему вектор в качестве нормального)
Ф = arccos(√(3/5));
В задаче надо найти угол между BC и плоскостью SAF. Определение этого угла зависит от того, откуда и в какую сторону считать, но если выбрать ориентацию нормали и определить угол с плоскостью так, чтобы они оба были острые, то ясно, что угол с нормалью и угол с плоскостью вместе составляют 90°; отсюда нужный угол равен arcsin(√(3/5));

(69.9k баллов)
0

Иногда народ жалуется, что использован координатный метод. На самом деле можно вычислить объем пирамиды AOMS у которой три ребра взаимно перпендикулярны. Этот объем равен V = 1*√3*√3/6 = 1/2; площадь AMS тоже легко найти - это треугольник со сторонами 2,2,√6; S = √15/2; 3V/S = 3/√15 = √(3/5) - это высота этой пирамиды AOMS к грани AMS, то есть расстояние от O до этой плоскости. AO = 1; поэтому sin() = √(3/5) как и в "координатном" решении.

0

Уже "на глаз" заметно, что с помощью уравнения плоскости "в отрезках" все гораздо проще и понятнее.