В правильной шестиугольной пирамиде SABCDEF стороны основания равны 1, а боковые ребра равны 2. Какой угол образуют прямые SA и BC?
Геометрия 11 класс Углы между прямыми в пространстве угол между прямыми SA и BC правильная шестиугольная пирамида геометрия 11 класс боковые рёбра пирамиды стороны основания шестиугольника
Для того чтобы найти угол между прямыми SA и BC в правильной шестиугольной пирамиде, давайте сначала разберемся с геометрией данной фигуры.
Правильная шестиугольная пирамида имеет основание в виде правильного шестиугольника ABCDEF, в котором все стороны равны 1. Вершина пирамиды обозначена буквой S. Боковые ребра SA, SB, SC, SD, SE, SF равны 2.
Теперь мы можем использовать координатную систему для более удобного вычисления. Расположим шестиугольник ABCDEF в плоскости XY следующим образом:
Теперь определим координаты вершины S. Поскольку боковые ребра равны 2, высота пирамиды h можно найти с помощью теоремы Пифагора:
Сначала найдем радиус описанной окружности вокруг шестиугольника. Он равен 1 (длина стороны шестиугольника). Теперь, используя теорему Пифагора:
h = √(2² - 1²) = √(4 - 1) = √3.
Таким образом, координаты вершины S будут:
Теперь мы можем найти векторы SA и BC:
Вектор SA = A - S = (1, 0, 0) - (0, 0, √3) = (1, 0, -√3).
Вектор BC = C - B = (-0.5, √3/2, 0) - (0.5, √3/2, 0) = (-1, 0, 0).
Теперь, чтобы найти угол между векторами SA и BC, используем формулу для косинуса угла между двумя векторами:
cos(θ) = (A · B) / (|A| * |B|),
где A · B - скалярное произведение векторов, |A| и |B| - их длины.
Сначала найдем скалярное произведение:
A · B = (1)(-1) + (0)(0) + (-√3)(0) = -1.
Теперь найдем длины векторов:
|SA| = √(1² + 0² + (-√3)²) = √(1 + 3) = √4 = 2.
|BC| = √((-1)² + 0² + 0²) = √1 = 1.
Теперь подставим значения в формулу:
cos(θ) = -1 / (2 * 1) = -0.5.
Таким образом, угол θ = arccos(-0.5), что соответствует углу 120 градусов.
Ответ: Угол между прямыми SA и BC равен 120 градусов.