Do tính chất đối xứng của \((ABCD)\) nên \((ABCD)\) cắt \(OO'\) tại trung điểm \(I\) của \(OO'\). \(I\) cũng là giao điểm của hai đường chéo \(AC,BD\).
Xét tam giác vuông \(IOB\) ta có: \(IB^2=IO^2+OB^2\)
\(\Rightarrow IB=\sqrt {{{\left( {{r \over 2}} \right)}^2} + {r^2}} = {{r\sqrt 5 } \over 2}\)
\(\Rightarrow AC=BD=2IB=r\sqrt5\).
Do ABCD là hinh vuông nên \(AB= \dfrac{{AC}}{{\sqrt 2 }}={{r\sqrt {10} } \over 2}\)
Vậy \(S_{ABCD}={AB}^2={{5{r^2}} \over 2}\).
Gọi \(E\) là trung điểm của \(AB\)
\(\Rightarrow OE\bot AB, IE\bot AB\).
\(\Rightarrow \widehat {IEO}\) là góc giữa \((ABCD)\) và mặt đáy của hình trụ.
Ta có: \(IE = \dfrac{1}{2}AD ={{r\sqrt {10} } \over 4}, OI={r\over 2}\).
Xét tam giác vuông IOE có: \(OE = \sqrt {I{E^2} - O{I^2}} \) \( = \sqrt {{{\left( {\dfrac{{r\sqrt {10} }}{4}} \right)}^2} - {{\left( {\dfrac{r}{2}} \right)}^2}}\) \( = \dfrac{{r\sqrt 6 }}{4}\)
\(cos\widehat {IEO}={{OE}\over {IE}}={\sqrt{15}\over5}\)
