На рёбрах AC, AD, BD и BC тетраэдра ABCD отмечены точки K, L, M и N соответственно, причём Четырёхугольник KLMN — квадрат со стороной 2.
а) Докажите, что прямые AB и CD перпендикулярны.
б) Найдите расстояние от вершины B до плоскости KLM, если объём тетраэдра ABCD равен 25.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение:
а) 1) Поскольку фигура KLMN является квадратом, сторона параллельна стороне . Отсюда следует, что прямая параллельна плоскости основания .
2) Прямые LM и AB расположены в одной плоскости ADB и не пересекаются, значит, . Таким образом, мы получаем цепочку параллельности: .
3) Рассуждая аналогично для другой пары сторон, получаем, что прямые KL, MN и CD также параллельны друг другу. Так как в квадрате смежные стороны перпендикулярны (), то и соответствующие им прямые AB и CD также будут перпендикулярны: .
б) 1) Искомое расстояние от вершины B до плоскости сечения KLM совпадает с высотой пирамиды BKMN, опущенной из точки B на грань KMN. Площадь этого прямоугольного треугольника вычисляется как . Тогда искомое расстояние можно найти через объем: .
2) Обозначим за AH высоту исходного тетраэдра ABCD, а за — высоту пирамиды KBNM, проведенную к плоскости BCD. Найдем объем пирамиды KBNM, используя отношение объемов: . Учитывая подобие, имеем и . Тогда . Подставив , получаем .
3) Вычисляем финальное значение расстояния: .
Ответ: б) 3,6
Источник: ФИПИ