Дано:
1. Боковое ребро пирамиды (b).
2. Угол между боковым ребром и высотой пирамиды (α).
Найти:
Объем правильной четырёхугольной пирамиды (V).
Решение:
1. Высота h пирамиды можно выразить через боковое ребро b и угол α:
h = b * cos(α).
2. Для нахождения площади основания S правильной четырёхугольной пирамиды (квадрат) используем длину стороны основания a. Площадь основания может быть выражена как:
S = a².
3. Длина стороны основания a связана с боковым ребром и высотой. В прямоугольном треугольнике, образованном высотой, половиной стороны основания и боковым ребром:
b² = h² + (a/2)².
4. Подставим значение h:
b² = (b * cos(α))² + (a/2)².
5. Раскроем скобки:
b² = b² * cos²(α) + (a² / 4).
6. Переносим b² * cos²(α) на левую сторону:
b² - b² * cos²(α) = (a² / 4).
7. Выразим a²:
a² = 4(b² - b² * cos²(α)) = 4b²(1 - cos²(α)) = 4b² * sin²(α).
8. Теперь подставим a² в формулу для объема V:
V = (1/3) * S * h = (1/3) * (a²) * (h).
9. Подставим найденные значения:
V = (1/3) * (4b² * sin²(α)) * (b * cos(α)).
10. Упростим:
V = (4/3) * b³ * sin²(α) * cos(α).
Ответ:
Объем правильной четырёхугольной пирамиды равен (4/3) * b³ * sin²(α) * cos(α).