В правильной четырехугольной пирамиде сторона основания равна 6, а боковое ребро равно 7. На ребрах и отмечены точки и соответственно, причем Плоскость содержит прямую и параллельна прямой
а) Докажите, что плоскость параллельна прямой
б) Найдите угол между плоскостями и
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение:
По условию имеем: , , а точки и делят ребра в отношении .
а) 1) В плоскости основания через точку проведём прямую . Аналогично в боковой грани через точку проведём (согласно теореме о пропорциональных отрезках).
2) Заметим, что из равенства отношений вытекает параллельность отрезков и .
3) Поскольку , по теореме Фалеса получаем: . Таким образом, .
4) Так как , то в основании выполняется пропорция .
5) Сопоставляя результаты пунктов 3 и 4, видим, что (так как , а отношения сохраняются). Это доказывает, что . Следовательно, плоскость сечения параллельна ребру , что и требовалось доказать.
б) 6) Обозначим точку пересечения продолжений прямых и как .
7) Рассмотрим треугольники и . У них угол общий, а как соответственные при параллельных прямых. Значит, , откуда следует отношение .
8) Из подобия находим коэффициент подобия: .
9) Учитывая, что пирамида правильная и , получаем . Тогда , и треугольник является равнобедренным.
10) Треугольник также равнобедренный. Проведём медианы и высоты и к общему основанию.
11) Рассмотрим и . Они подобны по двум углам (вертикальные углы при вершине и накрест лежащие). Тогда .
Так как и , то и . Отсюда .
12) Проанализируем :
Здесь .
Из подобия в пункте 8: если — высота грани , то .
Найдем апофему по теореме Пифагора для : .
Тогда .
Пусть — высота равнобедренного . Тогда .
Вычислим синус половины искомого угла: .
Следовательно, искомый угол .
Ответ: б)
Источник: ФИПИ