B правильной четырёхугольной призме ABCDA1B1C1D1 сторона AB основания равна 5, а боковое ребро AA1
а) Докажите, что прямая A1C перпендикулярна плоскости γ.
б) Найдите объём пирамиды, вершина которой — точка A1, а основание сечение данной призмы плоскостью γ.
а) Проведём прямые через точки L и K параллельно прямой BD. Получим точку M на ребре B1C1 и точку N на ребре CD. Равнобедренная трапеция KNLM — сечение призмы плоскостью γ. Пусть прямая AC пересекает прямую NK в точке P, а прямая A1C1 пересекает прямую LM в точке Q. Тогда
Пусть продолжение прямой PQ за точку Q пересекает продолжение прямой CC1 за точку C1 в точке T. Треугольник AA1C подобен треугольнику CPT, поскольку
следовательно, и треугольники AA1C и HPC подобны, а значит, угол PHC — прямой. Прямые A1C и PT перпендикулярны, прямая A1C перпендикулярна прямой BD, следовательно, (по признаку перпендикулярности прямой и плоскости), прямая A1C перпендикулярна плоскости γ.
б) Пусть точка H — точка пересечения прямых A1C и PQ. Отрезок A1H — высота указанной пирамиды. Имеем
Из подобия треугольников AA1C и HPC получаем Следовательно,
Объём пирамиды A1KNLM равен
Ответ:

