В правильной треугольной призме точка – середина ребра Плоскость проходит через точки и
а) Докажите, что сечением призмы плоскостью является равнобедренная трапеция.
б) Найдите расстояние от точки до плоскости сечения, если все ребра призмы равны 4.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение:
а) Соединим вершины и . В плоскости верхней грани через точку проведём прямую, параллельную ребру . Пусть эта прямая пересекает ребро в точке . Таким образом, искомым сечением является четырёхугольник .
Поскольку — середина по условию, а отрезок параллелен (так как и ), то согласно теореме Фалеса точка является серединой ребра .
Данная призма правильная, значит, её основания и — равносторонние треугольники.
Отсюда следует, что , а значит, их половины равны: . Учитывая равенство боковых рёбер , получаем, что прямоугольные треугольники и равны по двум катетам.
Из равенства треугольников следует . Отрезок является средней линией треугольника , поэтому .
Так как боковые стороны и равны, а основания и параллельны и не равны, — равнобедренная трапеция, что и требовалось доказать.
б) В основании проведём высоту . В силу правильности треугольника , также будет медианой и биссектрисой.
Пусть — середина верхнего основания трапеции , а — середина нижнего основания .
В равнобедренной трапеции отрезок , соединяющий середины оснований, перпендикулярен им: .
Плоскости и пересекаются по прямой . Следовательно, искомое расстояние от точки до плоскости сечения — это длина перпендикуляра , опущенного из на прямую .
Рассмотрим треугольник : так как — середина , то , при этом .
По теореме Пифагора находим высоту основания: .
Из прямоугольного треугольника по теореме Пифагора вычислим : .
Проанализируем трапецию :
Основания равны и .
Опустим высоты и на основание . Четырёхугольник является прямоугольником, поэтому .
В треугольнике : отрезок .
По теореме Пифагора найдём высоту трапеции: .
Таким образом, .
Рассмотрим сечение :
В треугольнике точка — середина . Заметим, что и , то есть треугольник равносторонний.
Его высота .
Пусть — проекция точки на прямую . Тогда — прямоугольник, откуда и .
Тогда .
Проверим значение через треугольник : . Это совпадает с ранее найденным значением.
Найдём синус угла : .
Из прямоугольного треугольника имеем: .
Так как углы и совпадают, получаем уравнение:
.
Отсюда .
Ответ:
Источник: ФИПИ