1 Wyznaczenie boku podstawy
Dla boku \(a\) wysokość trójkąta równobocznego, a więc także ostrosłupa, wynosi \(\frac{a\sqrt3}{2}\). Podstawiamy te wartości do wzoru na objętość.
\[27=\frac13\cdot\frac{a^2\sqrt3}{4}\cdot\frac{a\sqrt3}{2}=\frac{a^3}{8},\qquad a=6\]
2 Wysokość ściany bocznej
Niech \(M\) będzie środkiem boku \(AB\). Punkt \(O\) jest środkiem trójkąta równobocznego, więc \(OM\) stanowi jedną trzecią wysokości podstawy. Z twierdzenia Pitagorasa w trójkącie \(SOM\) obliczamy \(SM\).
\[SO=3\sqrt3,\qquad OM=\sqrt3,\qquad SM=\sqrt{SO^2+OM^2}=\sqrt{27+3}=\sqrt{30}\]
3 Pole powierzchni bocznej
Trzy ściany boczne są przystającymi trójkątami o podstawie \(6\) i wysokości \(\sqrt{30}\).
\[P_b=3\cdot\frac12\cdot6\cdot\sqrt{30}=9\sqrt{30}\]
4 Cosinus kąta
Rzutem wysokości ściany \(SM\) na płaszczyznę podstawy jest \(OM\). Szukany kąt to zatem kąt \(SMO\), którego cosinus obliczamy w trójkącie prostokątnym \(SOM\).
\[\cos\angle SMO=\frac{OM}{SM}=\frac{\sqrt3}{\sqrt{30}}=\frac{\sqrt{10}}{10}\]
Odpowiedź
Pole powierzchni bocznej wynosi 9√30, a cosinus szukanego kąta wynosi √10/10.
\[P_b=9\sqrt{30},\qquad \cos\alpha=\frac{\sqrt{10}}{10}\]
Sprawdzenie
Dla boku 6 objętość wynosi 27. Ponadto kwadrat obliczonej wysokości ściany jest równy sumie kwadratów SO i OM, a cosinus należy do przedziału od 0 do 1.
\[V=\frac13\cdot9\sqrt3\cdot3\sqrt3=27,\qquad (\sqrt{30})^2=(3\sqrt3)^2+(\sqrt3)^2=30,\qquad 0<\frac{\sqrt{10}}{10}<1\]