Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 71, §1 Понятие многогранника. Призма
№227. Основание призмы — правильный треугольник ABC. Боковое ребро AA1 образует равные углы со сторонами основания AC и AB. Докажите, что: а) BC⊥AA1; б) CC1B1B — прямоугольник.
✎ Запись в тетрадь
Дано:призма ABCA1B1C1; △ABC правильный; ∠A1AB=∠A1AC
Доказать:а) BC⊥AA1; б) CC1B1B — прямоугольник
а)
AB=AC,
AA1 общая,
∠A1AB=∠A1AC ⇒
△A1AB=△A1AC.
1 ⇒
A1B=A1C.
M — середина
BC.
1AM⊥BC (правильный
△ABC),
A1M⊥BC (
△A1BC равнобедренный).
2 б)
CC1B1B — параллелограмм (грань призмы).
4 BB1∥AA1,
BC⊥AA1 ⇒
BC⊥BB1.
4 Параллелограмм с прямым углом — прямоугольник. ∎
4Ответ: доказано.
Пояснение
Идея. Нужно получить перпендикулярность BC боковому ребру. Для этого через AA1 проводим плоскость и показываем, что BC перпендикулярна двум её пересекающимся прямым — AM и A1M (п. 17).
- 1Треугольники A1AB и A1AC равны по двум сторонам и углу между ними, поэтому точка A1 равноудалена от B и C.
- 2Медиана равнобедренного треугольника является его высотой. Это верно для △ABC (правильный) и для △A1BC (по шагу 1 он равнобедренный). Точки A, A1, M не лежат на одной прямой, так как A1 вне плоскости основания.
- 3BC перпендикулярна двум пересекающимся прямым AM и A1M плоскости AA1M, значит, перпендикулярна всей плоскости, а в ней лежит AA1.
- 4Боковые рёбра призмы параллельны, поэтому BB1∥AA1, и угол между BC и BB1 — прямой. Грань CC1B1B — параллелограмм (п. 30), а параллелограмм с прямым углом — прямоугольник.