Домашние задания: Геометрия

Угол между прямой и плоскостью

Боковое ребро правильной четырехугольной пирамиды ABCDS равно 5, а сторона основания - 6. Точка М - середина ребра BC. Найдите угол между прямой SM и плоскостью (SCD).
Обычным способом решить затруднительно поэтому буду координатным. Начало координат сделаем в центре основания, ось Х параллельна AD и BC, значит Y параллельна АВ и CD а ось Z совпадает с высотой пирамиды (точнее с прямой содержащей высоту) а значит проходит через вершину S, но так как чертёж в искажении то на нём она не проходит через эту вершину. Координаты точек: S (0;0;√7), С (3;3;0), D (3;-3;0), М (0;3;0).Координаты вектора SM {0-0;3-0;0-√7}={0;3;-√7}.Теперь нужно составить уравнение плоскости SCD. Уравнение плоскости имеет вид Ах+Вy+Cz+D=0 а координаты её вектора нормали равны {A;B;C}. Так как она не проходит через начало координат то D≠0. Допустим D=1. Тогда Ах+Ву+Сz+1=0.По координатам точек S, C и D составляем систему √7С+1=0, 3А+3В+1=0 и 3А-3B+1=0. Решение системы не буду расписывать, надеюсь твой препод не потребует так подробно писать решение а даже если потребует надеюсь ты умеешь такую элементарщину как решать систему линейных уравнений. А=-1/3, В=0, С=-1/√7, D=1. Значит координаты вектора нормали плоскости SCD равны {-1/3;0;-1/√7} или {√7;0;3}. Синус угла между прямой и плоскостью равен косинусу угла между прямой и перпендекуляром к плоскости. Значит синус угла между прямой и плоскостью можно найти как косинус угла между направляющим вектором прямой и вектором нормали к плоскости. А косинус угла между векторами равен отношению скалярного их произведения к произведению длин. Значит cos(SM,SCD)=|0×√7+3×0+(-√7)×3|/(√(0²+3²+(-√7)²)×√((√7)²+0²+3²))=3√7/16 (числитель в модуле потому что он может получится и отрицательным (так и вышло) а мы хотим получить острый угол а у острого угла косинус положительный). Этот угол равен arccos(3√7/16)
Саша Шкулепа
Саша Шкулепа
841
Лучший ответ
Константин Иванов Если точка лежит на какой либо линии (оси) она на этой линии и будет лежать при любом искажении.
Константин Иванов "значит проходит через вершину S, но так как чертёж в искажении то на нём она не проходит через эту вершину"
Саша Шкулепа Но даже если он не прочтёт комментарии и не узнает что я ошибся всё равно прошло уже 5 дней так что наверно поздно
Саша Шкулепа Aвтор вопроса, я ошибся, не arccos(3√7/16) а arcsin(3√7/16)
У меня получился какой-то несуразный угол.
аrccos(√193)/4≈29,74°.
Мог ошибиться, хотелось бы узнать ответ, если он есть.
Warl Ok каким способом решал? как обычным решить не знаю поэтому попробую координатным
Warl Ok бля у меня другой ответ
Warl Ok Знаменатель неверный. Должно быть 16. Видимо лишний раз корень извлёк из него
Warl Ok И не пугайся ты несуразного угла. В стереометрии это норма. Это видимо ЕГЭ-шная задача, а во 2 части ЕГЭ ответы бывают всякие, это норма
Warl Ok Пусть даже ты неправильно посчитал, бывает, но тебя должно было смутить что аргумент арккосинуса больше единицы. Этого тоже не заметил? Впрочем и я это только сейчас заметил
Warl Ok А я придумал такое решение: ребро основания обозначим за а, боковое ребро — b, центр основания — О, середину ребра АD — E, середину ребра CD — F, середину отрезка SE — G а точку на отрезке SF находящуюся на расстоянии 7/4 от вершины S и 9/4 от точки F — Н. Прямая OG параллельна прямой SM а прямая OH перпендикулярна плоскости SCD. Так как угол между прямой и плоскостью и угол между прямой и нормалью к плоскости находятся в прямоугольном треугольнике то их сумма равна 90° а значит угол между прямой и плоскостью равен 90°-угол между прямой и нормалью к плоскости. Тогда угол между прямой SM и плоскостью SCD равен 90°-∠GOH. ∠GOH найдём из одноимённого треугольника. Сторону GH найдём из ΔSEF. Боковые грани — равнобедренные треугольники
Warl Ok По свойствам равнобедренного треугольника и теореме Пифагора SM=SE=SF=√(b²-(a/2)²)=√(b²-a²/4)=√(5²-6²/4)=4, а по свойствам квадрата и опять же теореме Пифагора EF=а/√2=6/√2=3√2. Теперь когда стороны ΔSEF нашли можем найти его ∠S (который принадлежит и ΔSGH) по теореме косинусов (расписывать нахождение лень, cos∠S=7/16) и потом опять же по теореме косинусов найдём отрезок GH из ΔSGH (получилось 2). Далее найдём оставшиеся стороны ΔОGН. По подобию треугольников SME и ОEG OG=SM/2=4/2=2, а нахождение ОН расписывать не буду, у меня получилось 3√7/2. Тогда cos∠GOH=457/240√13. Где ошибка
Warl Ok ой, вру, ОН=3√7/4.3√7 делить не на 2 а на 4!
Warl Ok и даже если бы тогда нашёл это решение его очень долго расписыватьцелое сочинение. поэтому лучше действительно координатным методом
Warl Ok Как в общем виде решить уравнение f(x)g(x)=f(x)h(x)
Warl Ok Ну f(x)g(x)=f(x)h(x) это сложное условие. Надо расписать его на более простые, написать равносильные системы
Warl Ok обозначим сторону основания а, боковое ребро b а расстояние от точки S до плоскости Ω (МРКТ) (оно же расстояние от точки S до прямой LN) h.a=6 а b=5.итак, решение: AR=a/2=3.BR=√(a²-AR²)=√(6²-3²)=3√3.SR=√(b²-AR²)=√(5²-3²)=4.в треугольнике BSR по теореме косинусов b²+BR²-2b×BR×cos∠SBR=SR²,отсюда cos∠SBR=(b²+BR²-SR²)/(2b×BR)=(5²+(3√3)²-4²)/(2×5×3√3)=2√3/5.по подобию треугольников АВС и BPK BL=BR×3/5=9√3/5.теперь применяем теорему косинусов к треугольнику BSL которому тоже принадлежит угол SBR (он же угол SBL): b²+BL²-2b×BL×cos∠SBL=SL², отсюда SL=√(b²+BL²-2b×BL×cos∠SBL)=√(5²+(9√3/5)²-2×5×9√3/5×2√3/5)=2√82/5.по подобию треугольников BSR и LNR найдём SN и LN: SN=SR×3/5=2,4 а LN=b×2/5=2
Warl Ok и последний раз применяем теорему косинусов к треугольнику SLN: SL²+LN²-2×SL×LN×cos∠SLN=SN², отсюда cos∠SLN=(SL²+LN²-SN²)/(2×SL×LN)=((2√82/5)²+2²-2,4²)/(2×2√82/5×2)=71/10√82.sin∠SLN=√(1-cos²∠SLN)=√(1-(71/10√82)²)=√3059/10√82.h=SL×sin∠SLN=2√82/5×√3059/10√82=√3059/25≈2,21
Warl Ok правильно решил?
Warl Ok https://www.youtube.com/watch?v=OaZKiN2xLWQ а тут я попробовал решить по-своему и составил систему уравнений a/(x+a)=x/(x+b)=2/5 (по подобию внешнего и внутреннего треугольников) и х/а=b/x (по подобию внутренних треугольников с общей вершиной) и получилось 4b=a.чё за фигня
Warl Ok https://www.youtube.com/watch?v=voye6e13fFI и вот тут парадокс какой-то. я попробовал решить задачу другим способом: обозначил ВС за х а АВ за y и нашёл угол D (120°).далее составил систему уравнений: по теореме Пифагора выразил ВD² через х и CD и через у и АD и выразил АС² по теореме косинусов через х и у и через АD и CD.получилось что х²=9 и BD=3√5 а не 2√21
Warl Ok А координатным методом у меня получилось не 3:2 а 2:3...