Lai riigieksam 2019, ülesanne 12: Püramiidi külgserv ja selle nurk põhjaga
Püramiidi EABCD põhi on ruut ABCD.Püramiidi külgserv DE on ka püramiidi kõrgus.Püramiidi külgtahu ADE pindala on 183 cm² ja külgserv AE moodustab põhitahuga nurga 60∘. Arvutage külgserva BE täpne pikkus ning selle külgserva ja põhitahu vaheline nurk.
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2019, ülesanne 12
Valemikaart: täisnurkse kolmnurga seosed
sinα=ca,cosα=cb,tanα=ba
a on vastaskaatet,b la¨hiskaatet,c hu¨potenuus
Valemikaart: kolmnurga pindala
S=2a⋅h
h on ku¨ljele a to˜mmatud ko˜rgus
Valemikaart: pythagorase teoreem
a2+b2=c2
a,b on kaatetid,c on hu¨potenuus
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Kuna DE on risti põhjaga, on kolmnurgad ADE ja BDE täisnurksed ning nende täisnurk on tipus D. Külgserva ja põhja vaheline nurk on nurk serva ja selle projektsiooni vahel.
1Samm 1Peidetud
1
Samm 1: Uuri külgtahku ADE
Kuna DE on püramiidi kõrgus, on see risti põhja iga sirgega, mis läbib punkti D. Seega on kolmnurk ADE täisnurkne, täisnurk on tipus D. Serva AE projektsioon põhjale on AD, nii et serva AE ja põhja vaheline nurk on ∠EAD=60∘.
Täisnurkses kolmnurgas ADE on DE nurga A vastaskaatet ja AD lähiskaatet.
tan60∘=ADDE
Avaldame DE; tan60∘=3.
DE=AD⋅3
60∘ABCDE
Lohista, et pöörata
Sirge ja tasandi vaheline nurk on nurk sirge ja selle tasandile projektsiooni vahel. Punkt E projekteerub punkti D, seega serva AE projektsioon on AD.
2Samm 2Peidetud
2
Samm 2: Leia põhiserv ja kõrgus
Külgtahu ADE pindala on pool kaatetite korrutisest.
Kirjutame täisnurkse kolmnurga pindala kaatetite kaudu.
SADE=2AD⋅DE
Asendame DE=AD3 ja SADE=183.
2AD⋅AD3=183
Korrutame mõlemat poolt arvuga 2 ja jagame 3-ga.
AD2=36
Pikkus on positiivne.
AD=6 cm,DE=63 cm
60∘6 cm63 cmABCDE
Lohista, et pöörata
Täisnurkses kolmnurgas on üks kaatet teise kaateti kõrgus, seega pindala on pool kaatetite korrutisest.
3Samm 3Peidetud
3
Samm 3: Leia põhja diagonaal BD
Serva BE projektsioon põhjale on ruudu diagonaal BD.
Täisnurkne kolmnurk ABD, Pythagorase teoreem.
BD2=AB2+AD2=36+36=72
Võtame ruutjuure.
BD=72=62 cm
6 cm63 cm62 cmABCDE
Lohista, et pöörata
4Samm 4Peidetud
4
Samm 4: Arvuta külgserv BE
Kolmnurk BDE on täisnurkne, sest DE on risti põhjaga ja seega ka diagonaaliga BD.
Pythagorase teoreem kolmnurgas BDE.
BE2=BD2+DE2=72+108=180
Võtame ruutjuure ja toome täisruudu juure alt välja.
BE=180=36⋅5=65 cm
6 cm63 cm62 cm65 cm≈50,8∘ABCDE
Lohista, et pöörata
DE2=(63)2=36⋅3=108. Kontrolliks teine tee: AB on risti tahuga ADE, seega BE2=AB2+AE2=36+122=180, sest AE=cos60∘AD=12.
5Samm 5Peidetud
5
Samm 5: Leia külgserva ja põhja vaheline nurk
Serva BE projektsioon põhjale on BD, seega otsitav nurk on ∠EBD.
Nurga B vastaskaatet on DE ja lähiskaatet BD.
tan∠EBD=BDDE=6263=23=26
Leiame nurga taskuarvutiga.
∠EBD≈50,8∘
Sama nurga saab ka koosinusest: cos∠EBD=BEBD=6562=510. Tangensiga on arvutus lihtsam, sest kasutab ainult antud ja eelmistes sammudes leitud kaateteid.
VASTUS
Külgserva BE pikkus on 65 cm ja see moodustab põhitahuga nurga ligikaudu 50,8∘.