30. Стороны основания прямого параллелепипеда равны 3 м и 9 м, а его диагонали составляют с плоскостью основания углы в 45° и 60°. Найдите диагонали параллелепипеда, его боковую поверхность.
Рассмотрим прямой параллелепипед ABCDA1B1C1D1. Обозначим меньший угол основания параллелепипеда через ∠BAD=α. Тогда ∠ABC=180°−α. С ΔABD по теореме косинусов найдём сторону BD:
BD=AB2+AD2−2AB⋅AD⋅cos∠BAD;
BD=32+92−2⋅3⋅9⋅cosα=310−6cosα.
С прямоугольного ΔB1BD найдём BB1 — боковое ребро параллелепипеда:
BB1=BD⋅tg∠BDB1;
BB1=310−6cosα⋅tg60°=33⋅10−6cosα.
С ΔABC по теореме косинусов найдём сторону AC:
AC=AB2+DC2−2AB⋅DC⋅cos∠BAC;
AC=32+92−2⋅3⋅9⋅cos(180°−α)=310+6cosα.
С прямоугольного ΔC1CA найдём CC1 — боковое ребро параллелепипеда:
CC1=AC⋅tg∠CAC1;
CC1=310+6cosα⋅tg45°=3⋅10+6cosα.
Учитывая, что боковые рёбра прямого параллелепипеда равны BB1=CC1, находим cosα:
BB1=CC1;
33⋅10−6cosα=3⋅10+6cosα;
3⋅10−6cosα=10+6cosα;
30−18cosα=10+6cosα;
24cosα=20;
cosα=2420=65.
Тогда боковые рёбра прямого параллелепипеда:
CC1=3⋅10+6cosα=3⋅10+6⋅65=315(м).
С прямоугольного ΔC1CA найдём AC1 — большую диагональ прямого параллелепипеда: