Чтобы найти угол, который образует каждая наклонная с плоскостью ( \alpha ), можно воспользоваться тригонометрическими соотношениями и свойствами наклонных.
Пусть из точки ( O ) к плоскости ( \alpha ) проведены две наклонные ( OA ) и ( OB ) одинаковой длины ( l ). Пусть угол между наклонными ( OA ) и ( OB ) равен ( \beta ), а угол между их проекциями на плоскость ( \alpha ) равен ( \phi ).
Обозначим точки ( A' ) и ( B' ) как проекции точек ( A ) и ( B ) на плоскость ( \alpha ). Тогда треугольники ( OAA' ) и ( OBB' ) являются прямоугольными, и наклонные ( OA ) и ( OB ) образуют углы ( \theta ) с плоскостью ( \alpha ).
Проекции ( OA' ) и ( OB' ) имеют длины ( l \cos \theta ), так как ( \cos \theta = \frac{|OA'|}{|OA|} = \frac{|OB'|}{|OB|} ).
Теперь рассмотрим треугольник ( OA'B' ), в котором угол ( A'OB' = \phi ). По теореме косинусов для треугольника ( OA'B' ):
[
|A'B'|^2 = (l \cos \theta)^2 + (l \cos \theta)^2 - 2(l \cos \theta)(l \cos \theta) \cos \phi
]
[
|A'B'|^2 = 2l^2 \cos^2 \theta (1 - \cos \phi)
]
Теперь применим теорему косинусов к треугольнику ( OAB ):
[
|AB|^2 = l^2 + l^2 - 2l^2 \cos \beta = 2l^2(1 - \cos \beta)
]
Поскольку ( A'B' ) является проекцией ( AB ) на плоскость, то по свойству проекций:
[
|A'B'| = |AB| \cos \theta
]
Подставим найденные значения:
[
\sqrt{2l^2 \cos^2 \theta (1 - \cos \phi)} = \sqrt{2l^2(1 - \cos \beta)} \cos \theta
]
Квадрат обеих частей уравнения даёт:
[
2l^2 \cos^2 \theta (1 - \cos \phi) = 2l^2(1 - \cos \beta) \cos^2 \theta
]
Сократим на ( 2l^2 \cos^2 \theta ):
[
1 - \cos \phi = (1 - \cos \beta)
]
Таким образом, ( \cos \phi = \cos \beta ). Это показывает, что угол, под которым наклонные пересекаются с плоскостью, не зависит от ( \phi ) и ( \beta ), и равен углу между наклонными с плоскостью.
Однако, чтобы найти угол ( \theta ), необходимо учитывать, что:
[
\cos \theta = \sqrt{\frac{1 + \cos \beta}{2}}
]
Этот результат следует из того, что ( \beta = \phi ) и угол между наклонными на плоскости равен углу между их проекциями. Следовательно, каждая наклонная образует с плоскостью угол, косинус которого равен:
[
\cos \theta = \sqrt{\frac{1 + \cos \beta}{2}}
]