Для начала рассмотрим правильную четырёхугольную пирамиду PABCD, где основание ABCD - квадрат со стороной AB = 10 см, а вершина P находится над центром этого квадрата и удалена от плоскости основания на высоту PH = 5√6 см.
1. Угол наклона бокового ребра к плоскости основания:
Пусть O - центр квадрата ABCD. Так как ABCD - квадрат, то OC = ½AB = 5 см. Треугольник POC - прямоугольный (PO перпендикулярно OC), где PC - боковое ребро пирамиды. Используем теорему Пифагора для нахождения PC:
[ PC^2 = PO^2 + OC^2 = (5\sqrt{6})^2 + 5^2 = 150 + 25 = 175 ]
[ PC = \sqrt{175} = 5\sqrt{7} \text{ см} ]
Теперь найдем угол ( \alpha ) между боковым ребром PC и плоскостью основания. Из треугольника POC:
[ \cos(\alpha) = \frac{OC}{PC} = \frac{5}{5\sqrt{7}} = \frac{1}{\sqrt{7}} ]
2. Площадь сечения, проходящего через высоту и боковое ребро:
Рассмотрим сечение пирамиды плоскостью, проходящей через вершину P, высоту PH и боковое ребро PC. Это сечение содержит треугольник POC. Площадь этого треугольника можно найти, используя формулу:
[ S = \frac{1}{2} \times \text{основание} \times \text{высота} ]
Здесь основание - OC = 5 см, высота - PH = 5√6 см:
[ S = \frac{1}{2} \times 5 \times 5\sqrt{6} = \frac{25\sqrt{6}}{2} \text{ см}^2 ]
Итог:
- Угол наклона бокового ребра к плоскости основания составляет ( \cos^{-1}\left(\frac{1}{\sqrt{7}}\right) ).
- Площадь сечения, проходящего через высоту и боковое ребро, составляет ( \frac{25\sqrt{6}}{2} \text{ см}^2 ).