В правильной треугольной призме ABCA1B1C1 через середину D ребра CC1 проведено сечение ADB1.
а) Докажите, что плоскость сечения делит объем призмы пополам.
б) Найдите угол между плоскостями АВС и ADB1, если боковые ребра равны 2, а стороны основания равны 5.
а) Через точку D проведем плоскость DEF параллельную ABC, и точка Е является серединой ребра АА1, а точка F — середина ребра BB1. Пусть плоскость DEF пересекает AB1 в точке M. Тогда, так как FE — средняя линия ABB1A1, то M является серединой AB1, следовательно, M — середина FE. Тогда DM — медиана треугольника DEF и площади треугольников DEF и DEM равны. Кроме этого B1F = AE, значит, объемы AMDE и B1DFM равны. Очевидно, что плоскость DEF разбивает призму на две фигуры равного объема, значит, объем ABCDEF равен объему фигуры DEFA1B1C1.
Вычислим:
Это означает, что равен половине объема призмы. А это и требовалось доказать.
б) Так как плоскость DEF параллельна плоскости ABC, будем искать угол между ней и плоскостью ADB1. Они пересекаются по прямой DM, которая является медианой и высотой в треугольнике DEF. Значит, прямая FE перпендикулярна прямой DM по теореме о трех перпендикулярах и B1A перпендикулярна DM. Таким образом, угол B1MF — линейный угол двугранного угла. Далее имеем:
Следовательно, откуда
Ответ: б)

