В правильной треугольной призме ABCA1B1C1 AB = 4, На ребрах AB и B1C1 оснований взяты соответственно точки M и N так, что BM : AB = B1N : B1C1 = 1 : 4. Через середину P бокового ребра BB1 проведено сечение призмы, перпендикулярное прямой MN.
а) Докажите, что плоскость сечения делит ребро АА1в отношении 5:1, считая от вершины A.
б) Найдите площадь сечения.
а) Пусть M' — проекция M на A1B1, а N' — проекция N на BC. Очевидно, следовательно,
значит, MN'NM — плоскость, содержащая прямую
Заметим, что MN'NM||AA1C1C. Опустим из точки P перпендикуляр PP1 на MN'NM. Так как P — середина BB1, то P1 — центр прямоугольника MN'NM, то есть середина диагонали MN. Через точку P' в плоскости MN'NM проведем отрезок Q'R' перпендикулярен MN, где
PP' перпендикулярен MN'NM, следовательно, PP' перпендикулярен MN, значит, PP' лежит в сечении R'Q' перпендикулярен MN,
следовательно, R'Q' лежит в сечении.
Исходя из этого, искомая плоскость — это PR'Q'. Продлим PQ' до AA', до
Таким образом, мы построим искомое сечение — треугольник PQR. Найдем, в каком отношении точка Q делит AA1:
Треугольники MP'Q'и MM'N подобны;
откуда
Рассмотрим грань AA1B1B.
Пусть треугольники PT'Q' и PTQ подобны
Следовательно,
Таким образом,
б) Заметим, что прямая
следовательно,
содержит высоту треугольника PQR и hP равна высоте треугольника ABC, то есть
Заметим, что
Вычислим тогда
Ответ: б)

