В правильном тетраэдре ABCD точки M и N — середины рёбер AB и CD соответственно. Плоскость α перпендикулярна прямой MN и пересекает ребро BC в точке K. а) Докажите, что прямая MN перпендикулярна рёбрам AB и CD. б) Найдите площадь сечения тетраэдра ABCD плоскостью α, если известно, что BK=1, KC=3.
Решение
а)
В треугольнике ANB имеем: AN=BN=23CD. Следовательно, он равнобедренный с основанием AB, а его медиана NM перпендикулярна ребру AB. Аналогично прямая MN перпендикулярна ребру CD. б) Плоскость α, перпендикулярная прямой MN, параллельна прямым AB и CD, поскольку эти прямые перпендикулярны прямой MN. Обозначим точки пересечения рёбер AC, AD и BD с плоскостью α через L, P и Q соответственно. Тогда четырёхугольник KLPQ является прямоугольником, поскольку его стороны KL и PQ параллельны ребру AB, стороны KQ и LP параллельны ребру CD, а прямые AB и CD перпендикулярны. Треугольники KCL и KBQ равносторонние. Следовательно, KL=KC=3, QK=BK=1, а площадь прямоугольника KLPQ равна KL⋅KQ=3. Ответ: б) 3.