Для решения этой задачи начнем с определения длины бокового ребра пирамиды.
а) Найдем боковое ребро пирамиды.
Поскольку боковое ребро наклонено к плоскости основания под углом 60 градусов, а высота пирамиды известна и равна ( \sqrt{6} ) см, можно использовать тригонометрическую функцию для нахождения длины боковой стороны.
Пусть боковое ребро равно ( l ). Тогда из тригонометрии:
[ \sin 60^\circ = \frac{\text{высота}}{l} ]
[ \sin 60^\circ = \frac{\sqrt{6}}{l} ]
[ l = \frac{\sqrt{6}}{\sin 60^\circ} ]
[ \sin 60^\circ = \frac{\sqrt{3}}{2} ]
[ l = \frac{\sqrt{6}}{\frac{\sqrt{3}}{2}} = \frac{\sqrt{6} \cdot 2}{\sqrt{3}} = \frac{2\sqrt{6}}{\sqrt{3}} = \frac{2\sqrt{18}}{3} = \frac{6}{\sqrt{3}} \cdot \sqrt{2} = 2\sqrt{6} \, \text{см} ]
б) Теперь найдем площадь боковой поверхности пирамиды.
Пирамида правильная четырехугольная, значит, основание — квадрат. Все четыре боковые грани — равные равнобедренные треугольники. Для площади одного такого треугольника справедливо:
[ S_{\text{треуг}} = \frac{1}{2} \cdot \text{основание треугольника} \cdot \text{высота треугольника} ]
Основание каждого треугольника — это сторона квадрата основания пирамиды. Вычислим её, используя факт, что центральное ребро, высота пирамиды, и радиус вписанной окружности образуют прямоугольный треугольник, где радиус окружности равен половине стороны квадрата:
[ r = \frac{a}{2} ]
[ \sqrt{h^2 + r^2} = l ]
[ \sqrt{(\sqrt{6})^2 + (\frac{a}{2})^2} = 2\sqrt{6} ]
[ \sqrt{6 + \frac{a^2}{4}} = 2\sqrt{6} ]
[ 6 + \frac{a^2}{4} = 24 ]
[ \frac{a^2}{4} = 18 ]
[ a^2 = 72 ]
[ a = 6\sqrt{2} \, \text{см} ]
Высота каждого бокового треугольника — это высота пирамиды, то есть ( \sqrt{6} ) см. Таким образом, площадь одного бокового треугольника:
[ S_{\text{треуг}} = \frac{1}{2} \cdot 6\sqrt{2} \cdot \sqrt{6} = 9\sqrt{3} \, \text{см}^2 ]
Так как боковых треугольников четыре:
[ S_{\text{боков}} = 4 \cdot 9\sqrt{3} = 36\sqrt{3} \, \text{см}^2 ]
Ответы:
а) Боковое ребро пирамиды равно ( 2\sqrt{6} ) см.
б) Площадь боковой поверхности пирамиды равна ( 36\sqrt{3} ) см².