14625. Докажите, что в любой правильной шестиугольной пирамиде двугранный угол при боковом ребре больше
120^{\circ}
.
Решение. Пусть угол бокового ребра
SA
с плоскостью основания
ABCDEF
правильной шестиугольной пирамиды
SABCDEF
равен
\alpha
, двугранный угол при боковом ребре равен
\gamma
, а стороны основания равны
a
.
Из середины
M
диагонали
BF
основания опустим перпендикуляр
MP
на прямую
SA
. Тогда, поскольку
SA\perp MF
и
SA\perp BF
(по теореме о трёх перпендикулярах), плоскость
BPF
перпендикулярна прямой
SA
, т. е. ребру двугранного угла пирамиды при боковом ребре
SA
. Значит,
\angle BPF=\gamma
.
Треугольник
BPF
равнобедренный, так как его медиана
PM
является высотой, поэтому
PM
— биссектриса угла
BPF
. Из прямоугольных треугольников
APM
и
BMP
получаем
PM=AM\sin\angle PAM=\frac{a}{2}\sin\alpha,

\tg\frac{\gamma}{2}=\frac{BM}{PM}=\frac{\frac{a\sqrt{3}}{2}}{\frac{a}{2}\sin\alpha}=\frac{\sqrt{3}}{\sin\alpha},

а так как
0\lt\sin\alpha\lt1
, то
\tg\frac{\gamma}{2}\gt\sqrt{3}
. Значит,
\frac{\gamma}{2}\gt60^{\circ}
Следовательно,
\gamma\gt120^{\circ}
. Что и требовалось доказать.