1 Pole podstawy i wysokość ściany bocznej
Podstawa jest trójkątem równobocznym. Trzy jednakowe ściany boczne mają łączne pole dwa razy większe od pola podstawy, więc wyznaczamy ich wysokość l.
\[P_p=\frac{a^2\sqrt3}{4},\qquad 3\cdot\frac{al}{2}=2P_p=\frac{a^2\sqrt3}{2},\qquad l=\frac{a}{\sqrt3}.\]
2 Długość krawędzi bocznej
Wysokość ściany bocznej dzieli krawędź podstawy na połowy. Z twierdzenia Pitagorasa obliczamy długość SA.
\[SA^2=l^2+\left(\frac a2\right)^2=\frac{a^2}{3}+\frac{a^2}{4}=\frac{7a^2}{12},\qquad SA=\frac{a\sqrt{21}}6.\]
3 Cosinus kąta nachylenia
Rzutem krawędzi SA na płaszczyznę podstawy jest AO. Punkt O jest środkiem trójkąta równobocznego, zatem AO jest dwiema trzecimi jego wysokości.
\[AO=\frac23\cdot\frac{a\sqrt3}{2}=\frac a{\sqrt3},\qquad \cos\angle SAO=\frac{AO}{SA}=\frac{a/\sqrt3}{a\sqrt{21}/6}=\frac2{\sqrt7}=\frac{2\sqrt7}{7}.\]
Odpowiedź
Cosinus kąta nachylenia krawędzi bocznej do płaszczyzny podstawy wynosi \(\frac{2\sqrt7}{7}\).
\[\cos\alpha=\frac{2\sqrt7}{7}\]
Sprawdzenie
Otrzymana wysokość ściany bocznej daje wymagane pole powierzchni bocznej, a obliczony cosinus należy do przedziału od 0 do 1.
\[3\cdot\frac{a}{2}\cdot\frac{a}{\sqrt3}=\frac{a^2\sqrt3}{2}=2P_p,\qquad 0<\frac2{\sqrt7}<1.\]