Для решения задачи необходимо определить, как расположены катеты и гипотенуза треугольника относительно плоскости α и как это влияет на углы между прямыми и плоскостью.
Дано:
- Катет ( BC ) прямоугольного треугольника ( ABC ) лежит в плоскости ( \alpha ).
- Вершина ( A ) удалена от плоскости ( \alpha ) на ( 2\sqrt{2} ) дм.
- ( BC = AC = 4 ) дм.
Найдем угол между плоскостью α и прямыми:
1) Угол между плоскостью α и прямой AC
Поскольку ( A ) удалена от плоскости ( \alpha ) на ( 2\sqrt{2} ) дм, это означает, что перпендикуляр, опущенный из точки ( A ) на плоскость ( \alpha ), равен ( 2\sqrt{2} ) дм.
Пусть ( H ) — проекция точки ( A ) на плоскость ( \alpha ). Рассмотрим треугольник ( AHC ), где:
- ( AH = 2\sqrt{2} ) дм (расстояние от ( A ) до плоскости),
- ( AC = 4 ) дм.
Согласно теореме Пифагора для треугольника ( AHC ):
[ AC^2 = AH^2 + HC^2 ]
Подставим известные значения:
[ 4^2 = (2\sqrt{2})^2 + HC^2 ]
[ 16 = 8 + HC^2 ]
[ HC^2 = 8 ]
[ HC = \sqrt{8} = 2\sqrt{2} ]
Теперь найдём угол ( \theta ) между прямой ( AC ) и плоскостью ( \alpha ) с использованием косинуса угла:
[ \cos \theta = \frac{HC}{AC} = \frac{2\sqrt{2}}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2} ]
Поскольку ( \cos \theta = \frac{\sqrt{2}}{2} ), то угол ( \theta = 45^\circ ).
2) Угол между плоскостью α и прямой AB
Рассмотрим треугольник ( ABH ), где:
- ( AH = 2\sqrt{2} ) дм,
- ( AB ) — гипотенуза, которую мы должны найти.
Сначала найдём ( AB ) с использованием теоремы Пифагора для треугольника ( ABC ):
[ AB^2 = AC^2 + BC^2 ]
[ AB^2 = 4^2 + 4^2 ]
[ AB^2 = 16 + 16 = 32 ]
[ AB = \sqrt{32} = 4\sqrt{2} ]
Теперь используем теорему Пифагора для треугольника ( ABH ) для нахождения ( BH ):
[ AB^2 = AH^2 + BH^2 ]
[ (4\sqrt{2})^2 = (2\sqrt{2})^2 + BH^2 ]
[ 32 = 8 + BH^2 ]
[ BH^2 = 24 ]
[ BH = \sqrt{24} = 2\sqrt{6} ]
Теперь найдём угол ( \phi ) между прямой ( AB ) и плоскостью ( \alpha ):
[ \cos \phi = \frac{BH}{AB} = \frac{2\sqrt{6}}{4\sqrt{2}} ]
Сократим:
[ \cos \phi = \frac{\sqrt{6}}{2\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{3}}{2} ]
Поскольку ( \cos \phi = \frac{\sqrt{3}}{2} ), то угол ( \phi = 30^\circ ).
Ответ:
- Угол между плоскостью ( \alpha ) и прямой ( AC ) равен ( 45^\circ ).
- Угол между плоскостью ( \alpha ) и прямой ( AB ) равен ( 30^\circ ).