Для решения задачи необходимо сначала определить некоторые элементы пирамиды и её основания.
Шаг 1: Найдите элементы основания
Основание пирамиды — равнобедренный треугольник с боковой стороной ( b ) и углом при основании (\beta). Обозначим основание треугольника через ( ABC ), где ( AB = AC = b ), а угол при основании (\angle ABC = \angle ACB = \beta).
Найдите длину основания ( BC )
Используя закон косинусов для треугольника ( ABC ):
[
BC = \sqrt{b^2 + b^2 - 2b \cdot b \cdot \cos(\beta)} = \sqrt{2b^2(1 - \cos(\beta))}
]
Шаг 2: Найдите высоту пирамиды
Пусть вершина пирамиды ( S ) и высота пирамиды опускается из точки ( S ) на плоскость основания ( ABC ) в точку ( O ), которая является ортоцентром треугольника ( ABC ).
Найдите высоту основания ( h )
Высота ( h ) треугольника ( ABC ) из вершины ( A ) на сторону ( BC ) равна:
[
h = b \cdot \sin(\beta)
]
Шаг 3: Найдите высоту пирамиды ( SO )
Двугранный угол при основании (\alpha) указывает на угол между боковой гранью пирамиды и плоскостью основания. Используя тригонометрию, высоту ( SO ) можно найти через угол (\alpha):
[
\tan(\alpha) = \frac{h}{SO}
]
Откуда
[
SO = \frac{h}{\tan(\alpha)} = \frac{b \cdot \sin(\beta)}{\tan(\alpha)}
]
Шаг 4: Найдите площадь основания
Площадь основания ( S_{ABC} ) равнобедренного треугольника ( ABC ):
[
S_{ABC} = \frac{1}{2} \cdot BC \cdot h = \frac{1}{2} \cdot \sqrt{2b^2(1 - \cos(\beta))} \cdot b \cdot \sin(\beta)
]
Шаг 5: Найдите объём пирамиды
Объём пирамиды ( V ) находится по формуле:
[
V = \frac{1}{3} \cdot S_{ABC} \cdot SO
]
Подставим значения:
[
V = \frac{1}{3} \cdot \left( \frac{1}{2} \cdot \sqrt{2b^2(1 - \cos(\beta))} \cdot b \cdot \sin(\beta) \right) \cdot \frac{b \cdot \sin(\beta)}{\tan(\alpha)}
]
Упростив, получим:
[
V = \frac{b^3 \cdot \sin^2(\beta) \cdot \sqrt{2(1 - \cos(\beta))}}{6 \cdot \tan(\alpha)}
]
Это и есть объём пирамиды с заданными параметрами.