Боковое ребро правильной треугольной пирамиды SABC равно 6, а косинус угла ASB при вершине боковой грани равен Точка M — середина ребра SC, точка N — середина ребра AC.
а) Докажите, что угол между прямыми BM и SA либо равен углу BMN, либо дополняет его до 180°.
б) Найдите косинус угла между прямыми BM и SA.
а) Поскольку MN || SA по теореме о средней линии треугольника, угол между прямыми BM и SA равен углу между прямыми ВМ и MN. За угол между неперпендикулярными прямыми принимают меньший из углов, образованных при из пересечении. Поэтому этот угол либо равен углу BMN, если угол BMN острый, либо равен 180° −∠BMN, если угол BMN тупой.
б) Найдём стороны треугольника BMN. По теореме о средней линии треугольника По теореме косинусов из треугольника BSM получаем:
Чтобы найти BN, найдём сначала сторону основания по теореме косинусов из треугольника BSC:
Теперь как высота в равностороннем треугольнике со стороной 8. Осталось вычислить косинус нужного угла:
Ответ:
Примечание Анны Мочкиной (Санкт-Петербург).
Показав в пункте б) что косинус угла BMN положительный, можно сделать вывод о том, что угол BMN острый. Тогда из пункта а) следует окончательный вывод: угол между прямыми BM и SA равен углу BMN.


Для доказательства того, что угол между прямыми равен углу BMN в пункте а) необходимо знать или доказать, что угол ВМN - не тупой. А иначе, угол буде равен 180 градусов минус угол BMN. Косинус этого угла ищут в пункте б). Поэтому надо в условии в пункте а) попросить доказать что угол между прямыми ВМ и SA равен углу между прямыми ВМ и MN, или изменить пункт б), а в пункте а) найти косинус, что и будет подтверждением того, что угол BMN острый
В пункте б) можно, например, найти угол между прямой МN и плоскостью ABC.
Подправили задание. Спасибо!