Якби ви взяли квадрат і намалювали дві діагоналі, вони перетнуться в центрі і утворюють чотири праві трикутники. Дві діагоналі перетинаються при 90 градусах. Можна інтуїтивно здогадатися, що дві діагоналі куба, кожна з яких рухається від одного кута куба до протилежного кута і перетинаються в центрі, також перетинатимуться під прямим кутом. Ви помиляєтесь. Визначення кута, під яким дві діагоналі в кубі перетинаються одна з одною, є дещо складнішим, ніж це може здатися на перший погляд, але це робить велику практику для розуміння принципів геометрії та тригонометрії.
Визначте довжину ребра як одну одиницю. За визначенням, кожен край на кубі має однакову довжину в одну одиницю.
Використовуйте теорему Піфагора, щоб визначити довжину діагоналі, що проходить від одного кута, до протилежного кута на одній грані. Назвіть це «короткою діагоналлю» для наочності. Кожна сторона утвореного правильного трикутника - одна одиниця, тому діагональ повинна дорівнювати √2.
Використовуйте теорему Піфагора, щоб визначити довжину діагоналі, що проходить від одного кута до протилежного кута протилежної грані. Назвіть це "довгою діагоналлю". У вас є правильний трикутник, одна сторона якого дорівнює 1 одиниці, а одна сторона дорівнює "короткій діагоналі", √2 одиниці. Квадрат гіпотенузи дорівнює сумі квадратів сторін, тому гіпотенуза повинна бути √3. Кожна діагональ, що проходить від одного кута куба до протилежного кута, становить √3 одиниці.
Намалюйте прямокутник, щоб зобразити дві довгі діагоналі, що перетинаються в центрі куба. Ви хочете знайти кут їх перетину. Цей прямокутник буде висотою 1 одиниця і шириною √2 одиниці. Довгі діагоналі ділять одна одну в центрі цього прямокутника і утворюють два різних типи трикутника. Один з цих трикутників має одну сторону, рівну одній одиниці, а дві інші сторони дорівнюють √3 / 2 (одна половина довжини довгої діагоналі). Інший також має дві сторони, що дорівнює √3 / 2, але інша його сторона дорівнює √2. Потрібно лише проаналізувати один із трикутників, тому візьміть перший і вирішіть на невідомий кут.
Використовуйте тригонометричну формулу c ^ 2 = a ^ 2 + b ^ 2 - 2ab cos C для вирішення невідомого кута цього трикутника. C = 1, і a, і b дорівнюють √3 / 2. Підключивши ці значення до рівняння, ви визначите, що косинус вашого невідомого кута дорівнює 1/3. Прийняття зворотного косинуса 1/3 дає кут 70,5 градусів.