Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 42, §1 Перпендикулярность прямой и плоскости
№130. Через вершину B квадрата ABCD проведена прямая BM. Известно, что ∠MBA=∠MBC=90∘, MB=m, AB=n. Найдите расстояния от точки M до: а) вершин квадрата; б) прямых AC и BD.
Ответ: а) MA=MC=m2+n2, MB=m, MD=m2+2n2; б) до AC — m2+2n2, до BD — m.
Пояснение
Идея. Сначала MB⊥(ABC) по признаку (п. 17) — тогда MB перпендикулярна любой прямой плоскости квадрата. Все искомые расстояния — гипотенузы или катеты прямоугольных треугольников с прямым углом при B или O.
1MB перпендикулярна двум пересекающимся прямым AB и BC плоскости квадрата — значит, и всей плоскости.
2Треугольники MBA и MBC прямоугольные с катетами m и n. Расстояние от точки до точки — длина отрезка, поэтому MA=MC находится по теореме Пифагора.
3Диагональ квадрата со стороной n равна n2. MB⊥BD, значит, △MBD прямоугольный.
4Расстояние от точки до прямой — длина перпендикуляра. MB⊥BD и B∈BD, поэтому перпендикуляр к BD — сам отрезок MB.
5Диагонали квадрата перпендикулярны, BO⊥AC, и BO=2n2. Прямая AC перпендикулярна MB и BO, поэтому AC⊥(MBO) и MO⊥AC: MO — искомый перпендикуляр.