Przejdź do treści

Ostrosłup z krawędzią boczną prostopadłą do podstawy - kąty nachylenia krawędzi bocznych

Szkoła średnia trudne

Podstawą ostrosłupa ABCDSABCDS jest kwadrat o boku 66, a krawędź boczna SASA o długości 66 jest prostopadła do płaszczyzny podstawy. Oblicz kąty nachylenia krawędzi bocznych SBSB, SCSC i SDSD do płaszczyzny podstawy. Która z tych krawędzi jest nachylona najmniej?

A B C D S β γ
Spodkiem wysokości jest wierzchołek A. Rzuty krawędzi SB, SC, SD to AB, AC, AD.

Rozwiązanie

Pokaż rozwiązanie krok po krokuUkryj rozwiązanie

Krok 1. Spodek wysokości. Krawędź SASA jest prostopadła do podstawy, więc to ona jest wysokością ostrosłupa, a jej spodkiem - wierzchołek AA. Rzutem każdej krawędzi bocznej SXSX jest więc odcinek AXAX i kąt nachylenia to ∠AXS\angle AXS.

Krok 2. Krawędzie SB i SD. W trójkącie prostokątnym SABSAB (kąt prosty przy AA):

tg⁡β=∣SA∣∣AB∣=66=1⟹β=45∘.\operatorname{tg}\beta = \frac{|SA|}{|AB|} = \frac{6}{6} = 1 \quad\Longrightarrow\quad \beta = 45^\circ.

Trójkąt SADSAD jest do niego przystający (∣AD∣=∣AB∣|AD| = |AB|), więc SDSD też tworzy z podstawą kąt 45∘45^\circ.

Krok 3. Krawędź SC. Rzutem SCSC jest przekątna AC=62AC = 6\sqrt{2}:

tg⁡γ=∣SA∣∣AC∣=662=22≈0,7071⟹γ≈35,3∘.\operatorname{tg}\gamma = \frac{|SA|}{|AC|} = \frac{6}{6\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 0{,}7071 \quad\Longrightarrow\quad \gamma \approx 35{,}3^\circ.

Krok 4. Porównanie. Im dłuższy rzut przy tej samej wysokości, tym mniejszy kąt nachylenia. Najdłuższy rzut ma SCSC - ta krawędź jest nachylona najmniej (i sama jest najdłuższa: ∣SC∣=36+72=63|SC| = \sqrt{36 + 72} = 6\sqrt{3}).

Odpowiedź. SBSB i SDSD - po 45∘45^\circ, SCSC - tg⁡γ=22\operatorname{tg}\gamma = \frac{\sqrt{2}}{2}, γ≈35,3∘\gamma \approx 35{,}3^\circ; najmniej nachylona jest krawędź SCSC.