33. Основанием прямой призмы является прямоугольный треугольник с острым углом φ. Через противолежащий ему катет и противолежащую этому катету вершину основания проведено сечение, составляющее угол β с плоскостью основания. Определите, какую часть от площади боковой поверхности призмы составляет площадь сечения.
Рассмотрим прямую треугольную призму ABCA1B1C1, в основании которой лежит ΔACB, в котором ∠ACB=90°,∠ABC=φ.
Построим сечение ACB1, которое проходит через катет AC, противоположный ∠ABC, и противолежащую вершину B1. Поскольку BC — проекция B1C на плоскость основания и BC⊥AC, то по обратной теореме о трёх перпендикулярах B2C⊥AC, а по определению угла между плоскостями ∠B1CB — линейный угол между плоскостью сечения и плоскостью основания. По условию задачи ∠B1CB=β.
Пусть AC=a. Тогда с прямоугольного ΔABC, применяя соотношения между его сторонами, получаем:
BC=tgφAC=tgφa;
AB=sinφAC=sinφa.
C прямоугольного ΔCBB1, применяя соотношения между его сторонами, получаем:
BB1=BC⋅tgβ=tgφa⋅tgβ;
CB1=cosβBC=tgφ⋅cosβa.
Вычисляем площадь сечения:
SACB1=21⋅AC⋅CB1=21⋅a⋅tgφ⋅cosβa=2tgφ⋅cosβa2.
Боковая поверхность прямой призмы равна произведению периметра основания на боковое ребро:
Sбок=(AC+BC+AB)⋅BB1;
Sбок=(a+tgφa+sinφa)tgφa⋅tgβ=(1+tgφ1+sinφ1)tgφa2⋅tgβ.
Определяем, какую часть от площади боковой поверхности призмы составляет площадь сечения:
SбокSACB1=(1+tgφ1+sinφ1)2tgφa2⋅tgβ2tgφ⋅cosβa2=(1+ctgφ+sinφ1)tgβ2⋅cosβ1=ssinβ⋅(1+ctgφ+sinφ1)1.
Ответ: ssinβ⋅(1+ctgφ+sinφ1)1.