Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 61, Доп. задачи к гл. II
№204. Прямая OM перпендикулярна к плоскости правильного треугольника ABC и проходит через центр O этого треугольника, OM=a, ∠MCO=φ. Найдите: а) расстояние от точки M до каждой из вершин треугольника ABC и до прямых AB, BC и CA; б) длину окружности, описанной около треугольника ABC; в) площадь треугольника ABC.
✎ Запись в тетрадь
Дано:
ABC — правильный; OM⊥(ABC), O — центр; OM=a; ∠MCO=φ
Идея. Центр правильного треугольника совпадает с центром описанной окружности. Поэтому OA=OB=OC=R — все расстояния от M до вершин равны, а до сторон считаем по теореме о трёх перпендикулярах.
1MO перпендикулярна плоскости, значит, перпендикулярна и OC. В прямоугольном треугольнике MOC катет MO=a лежит против угла φ.
2Гипотенуза MC — расстояние от M до вершины. Три вершины равноудалены от O, поэтому по теореме Пифагора они равноудалены и от M.
3OH — радиус вписанной окружности, он равен половине радиуса описанной и перпендикулярен стороне. Наклонная MH тоже перпендикулярна AB (теорема о трёх перпендикулярах, п. 20), значит, MH — искомое расстояние до стороны, одинаковое для всех трёх сторон.
4Длина окружности — 2πR с радиусом R=OC из пункта а).
5Сторона правильного треугольника через радиус описанной окружности — R3. Площадь правильного треугольника со стороной b равна 4b23.