Задача по геометрии, призма Сторона основания правильной четырёхугольной призмы равна 5, диагональ призмы образует с плоскостью основания угол 45 градусов. Найдите : а) диагональ призмы ; б) угол между диагональю призмы и плоскостью боковой грани ; в) площадь боковой поверхности призмы ;
Для решения задачи сначала определим необходимые элементы правильной четырёхугольной призмы.
а) Диагональ призмы:
Найдём высоту призмы. Сторона основания равна 5, тогда длина диагонали основания квадратквадратквадрат определяется по формуле: dосн=a2=52 d_{осн} = a \sqrt{2} = 5 \sqrt{2} dосн=a2=52
Так как угол между диагональю призмы и плоскостью основания равен 45 градусов, мы можем воспользоваться тригонометрией для нахождения высоты призмы h h h: tan(45∘)=hdосн \tan(45^\circ) = \frac{h}{d_{осн}} tan(45∘)=dоснh1=h52 1 = \frac{h}{5\sqrt{2}} 1=52h
откуда h=52. h = 5\sqrt{2}. h=52.
Теперь найдем диагональ призмы d<em>призмы d<em>{призмы} d<em>призмы. Диагональ призмы можно выразить через высоту и диагональ основания: d</em>призмы=dосн2+h2=(52)2+(52)2=50+50=100=10. d</em>{призмы} = \sqrt{d_{осн}^2 + h^2} = \sqrt{(5\sqrt{2})^2 + (5\sqrt{2})^2} = \sqrt{50 + 50} = \sqrt{100} = 10. d</em>призмы=dосн2+h2=(52)2+(52)2=50+50=100=10.
Таким образом, диагональ призмы равна 10.
б) Угол между диагональю призмы и плоскостью боковой грани:
Для нахождения угла между диагональю призмы и плоскостью боковой грани, необходимо учитывать, что диагональ боковой грани perpendicular диагонали основания.
Рассмотрим треугольник, образованный диагональю призмы, высотой призмы и половиной диагонали основания. Обозначим угол между диагональю призмы и боковой гранью как α \alpha α, тогда: tan(α)=dосн/2h=(52)/252=12, \tan(\alpha) = \frac{d_{осн}/2}{h} = \frac{(5\sqrt{2})/2}{5\sqrt{2}} = \frac{1}{2}, tan(α)=hdосн/2=52(52)/2=21,
Угол α \alpha α можно найти как: α=arctan(0.5)≈26.57∘. \alpha = \arctan(0.5) \approx 26.57^\circ. α=arctan(0.5)≈26.57∘.
в) Площадь боковой поверхности призмы:
Площадь боковой поверхности PPP правильной призмы можно найти по формуле: P=периметр×высота. P = периметр \times высота. P=периметр×высота.
Для решения задачи сначала определим необходимые элементы правильной четырёхугольной призмы.
а) Диагональ призмы:
Найдём высоту призмы. Сторона основания равна 5, тогда длина диагонали основания квадратквадратквадрат определяется по формуле:
dосн=a2=52 d_{осн} = a \sqrt{2} = 5 \sqrt{2} dосн =a2 =52
Так как угол между диагональю призмы и плоскостью основания равен 45 градусов, мы можем воспользоваться тригонометрией для нахождения высоты призмы h h h:
tan(45∘)=hdосн \tan(45^\circ) = \frac{h}{d_{осн}} tan(45∘)=dосн h 1=h52 1 = \frac{h}{5\sqrt{2}} 1=52 h откуда
h=52. h = 5\sqrt{2}. h=52 .
Теперь найдем диагональ призмы d<em>призмы d<em>{призмы} d<em>призмы. Диагональ призмы можно выразить через высоту и диагональ основания:
d</em>призмы=dосн2+h2=(52)2+(52)2=50+50=100=10. d</em>{призмы} = \sqrt{d_{осн}^2 + h^2} = \sqrt{(5\sqrt{2})^2 + (5\sqrt{2})^2} = \sqrt{50 + 50} = \sqrt{100} = 10. d</em>призмы=dосн2 +h2 =(52 )2+(52 )2 =50+50 =100 =10.
Таким образом, диагональ призмы равна 10.
б) Угол между диагональю призмы и плоскостью боковой грани:
Для нахождения угла между диагональю призмы и плоскостью боковой грани, необходимо учитывать, что диагональ боковой грани perpendicular диагонали основания.
Рассмотрим треугольник, образованный диагональю призмы, высотой призмы и половиной диагонали основания. Обозначим угол между диагональю призмы и боковой гранью как α \alpha α, тогда:
tan(α)=dосн/2h=(52)/252=12, \tan(\alpha) = \frac{d_{осн}/2}{h} = \frac{(5\sqrt{2})/2}{5\sqrt{2}} = \frac{1}{2}, tan(α)=hdосн /2 =52 (52 )/2 =21 ,
Угол α \alpha α можно найти как:
α=arctan(0.5)≈26.57∘. \alpha = \arctan(0.5) \approx 26.57^\circ. α=arctan(0.5)≈26.57∘.
в) Площадь боковой поверхности призмы:
Площадь боковой поверхности PPP правильной призмы можно найти по формуле:
P=периметр×высота. P = периметр \times высота. P=периметр×высота.
Периметр основания:
Pосн=4⋅a=4⋅5=20. P_{осн} = 4 \cdot a = 4 \cdot 5 = 20. Pосн =4⋅a=4⋅5=20.
Площадь боковой поверхности:
P=Pосн⋅h=20⋅52=1002. P = P_{осн} \cdot h = 20 \cdot 5\sqrt{2} = 100\sqrt{2}. P=Pосн ⋅h=20⋅52 =1002 .
Итак, результирующие ответы:
а) Диагональ призмы: 10;
б) Угол между диагональю призмы и плоскостью боковой грани: ≈26.57∘ \approx 26.57^\circ ≈26.57∘;
в) Площадь боковой поверхности призмы: 1002 100\sqrt{2} 1002 .