7052. Все рёбра правильной четырёхугольной пирамиды равны. Найдите угол между противоположными боковыми гранями.
Ответ.
\arccos\frac{1}{3}=2\arcsin\frac{1}{\sqrt{3}}=\arcsin\frac{2\sqrt{2}}{3}
.
Решение. Пусть все рёбра правильной четырёхугольной пирамиды
SABCD
с вершиной
S
равны
a
.
Плоскости
ASD
и
BSC
проходят через параллельные прямые
AD
и
BC
соответственно, значит, прямая
l
их пересечения параллельна
AD
и
CD
. Пусть
M
и
N
— середины рёбер
AD
и
BC
соответственно. Тогда
SM\perp AD
и
SN\perp BC
, поэтому
SM\perp l
и
SN\perp l
. Следовательно,
MSN
— линейный угол двугранного угла между гранями
ASD
и
BSC
. Обозначим его через
\alpha
. По теореме косинусов
\cos\alpha=\cos\angle MSN=\frac{SM^{2}+SN^{2}-MN^{2}}{2SM\cdot SM}=\frac{\left(\frac{a\sqrt{3}}{2}\right)^{2}+\left(\frac{a\sqrt{3}}{2}\right)^{2}-a^{2}}{2\cdot\frac{a\sqrt{3}}{2}\cdot\frac{a\sqrt{3}}{2}}=\frac{1}{3}.

Следовательно,
\alpha=\arccos\frac{1}{3}
.