Плоскости квадрата АВСD и треугольника АМВ взаимно перпендикулярны, следовательно, угол МНК между лучами, проведенными из одной точки на их общей стороне АВ перпендикулярно к ней прямой.
МН перпендикулярна плоскости квадрата⇒ перпендикулярна любой прямой, проходящей через её основание Н.
а) ВС и АМ лежат в разных плоскостях, не параллельны и не пересекаются -- они скрещивающиеся.
Чтобы найти угол между скрещивающимися прямыми, нужно провести прямую, параллельную одной из двух скрещивающихся прямых так, чтобы она пересекала вторую прямую. При этом получатся пересекающиеся прямые. Угол между ними равен углу между исходными скрещивающимися.
АМ -наклонная, ее проекция НА перпендикулярна стороне квадрата АD.⇒ АМ⊥АD. Сторона ВС параллельна АD, следовательно, ВС⊥АМ
б) Искомый угол - угол между МС и ее проекцией НС на плоскость квадрата, т.е. угол МСН.
∆ АМВ равнобедренный, его высота МН ещё и медиана ⇒ АН=ВН=2.
По т.Пифагора МН=√(AM²-AH²)=√(24-4)=√20
НС - диагональ прямоугольника НВСК. По т.Пифагора
НС=√(BH²+BC²)=√(4+16)=√20
В прямоугольном ∆ МНС катеты МН=СН ⇒ его острые углы равны 45°
Угол между МС и плоскостью квадрата равен 45°
AB=CD - по свойству параллелограмма ABCD
AB=2*DE=CD ⇒ точка Е - середина CD
CE=ED=AD=DM=MG ⇒ CD=DG
четыр-ник ECFG - параллелограмм
CE || FG, так как ED || FG - по свойству параллелограмма EDGFCE=FG, так как ED=FG - по свойству параллелограмма EDGFЗначит, СF=EG - по свойству параллелограмма ECFG
ΔCDG - равнобедренный ⇒ CM=GE - медианы, проведенные к боковым сторонам равнобедренного треугольника
Поэтому CF=CM
Продолжим прямую СM до пересечения с прямой FG в точке P
ΔCMD=ΔPMG - по стороне и двум прилежащим к ней углам
DM=MG - по условию∠CMD=∠PMG - как вертикальные углы∠CDG=∠PGD - как накрест лежащие углы при CD || PG и секущей DGЗначит, CM=MP, CD=PG
Рассмотрим ΔСPF: CF=CM=MP, PG=2*FG
FG/PG=1/2 и CF/CP=1/2
Известное свойство биссектрисы:
Биссектриса треугольника делит противолежащую сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим сторонам
Это свойство работает и в обратную сторону.
Следовательно, CG - биссектриса угла MCF, ч.т.д.
Опустим высоту В1М на β. Точка М делит сторону А1С1 пополам, С1М=А1С1/2=1.
Соединим точки М и С. МС - проекция СВ1 на плоскость β. ∠В1СМ - угол между СВ1 и β - то, что нужно найти.
В тр-ке ВСВ1 СВ1=√(ВС²+ВВ1²)=√(71+4)=√75.
В тр-ке В1МС1 В1М=√(В1С1²-С1М)=√3.
Т.к.А1В1⊥β и А1С∈β, значит А1В1⊥А1С.
В тр-ке СВ1М sin(В1СМ)=В1М/СВ1=√3/√75=1/5=0.2
∠В1СМ=arcsin0.2≈11.5°