Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 31, §4 Тетраэдр и параллелепипед
№67. В тетраэдре DABC дано: ∠ADB=54∘, ∠BDC=72∘, ∠CDA=90∘, DA=20 см, BD=18 см, DC=21 см. Найдите: а) рёбра основания ABC данного тетраэдра; б) площади всех боковых граней.
✎ Запись в тетрадь
Дано:DABC — тетраэдр; ∠ADB=54∘, ∠BDC=72∘, ∠CDA=90∘; DA=20, DB=18, DC=21 см
Найти:а) AB, BC, AC; б) площади граней DAB, DBC, DCA
Каждая боковая грань — треугольник: две стороны и угол между ними известны.
1а)
AB2=202+182−2⋅20⋅18cos54∘≈301,
AB≈17 см.
2 BC2=182+212−2⋅18⋅21cos72∘≈531,
BC≈23 см.
2 AC2=202+212=841,
AC=29 см (
∠ADC=90∘).
3 б)
SDAB=21⋅20⋅18⋅sin54∘≈146 см².
4 SDBC=21⋅18⋅21⋅sin72∘≈180 см².
4 SDCA=21⋅20⋅21=210 см².
4 Ответ: а) AB≈17 см, BC≈23 см, AC=29 см; б) SDAB≈146 см², SDBC≈180 см², SDCA=210 см².
Пояснение
Идея. Рёбра основания — третьи стороны боковых граней, а у каждой грани известны две стороны и угол между ними. Это теорема косинусов для сторон и формула площади через синус угла для площадей.
- 1Боковые грани DAB, DBC, DCA — плоские треугольники с вершиной D. Углы при D и прилежащие рёбра даны, поэтому каждую грань можно решать как обычную задачу по планиметрии.
- 2Сторона, лежащая против угла D: квадрат равен сумме квадратов двух других сторон минус удвоенное произведение этих сторон на косинус угла между ними. Значения cos54∘ и cos72∘ берутся из таблицы или калькулятора.
- 3Угол ADC прямой, поэтому вместо теоремы косинусов проще теорема Пифагора: cos90∘=0.
- 4Площадь треугольника — половина произведения двух сторон на синус угла между ними. В грани DCA угол прямой, sin90∘=1, и площадь — половина произведения катетов.
Частая ошибка. Подставить в теорему косинусов не тот угол: у каждой грани свой угол при D (54∘ в DAB, 72∘ в DBC, 90∘ в DCA).