Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 78, §2 Пирамида
№267. Пирамида пересечена плоскостью, параллельной основанию. Докажите, что боковые рёбра и высота пирамиды делятся этой плоскостью на пропорциональные части.
✎ Запись в тетрадь
Дано:SABCD… — пирамида; (A1B1C1…)∥(ABC); SO — высота, O1∈SO
Доказать:SASA1=SBSB1=…=SOSO1
(A1B1C1)∥(ABC);
SO⊥(ABC),
O1=SO∩(A1B1C1).
1 (SAB)∩(A1B1C1)=A1B1,
(SAB)∩(ABC)=AB ⇒
A1B1∥AB.
1 △SA1B1∼△SAB ⇒ SASA1=SBSB12 Так же для
SB и
SC,
SC и
SD, … ⇒
SASA1=SBSB1=SCSC1=SDSD1.
2SO⊥(ABC),
(A1B1C1)∥(ABC) ⇒
SO⊥(A1B1C1).
3 (SOA)∩(A1B1C1)=O1A1,
(SOA)∩(ABC)=OA ⇒
O1A1∥OA.
4 △SO1A1∼△SOA ⇒ SOSO1=SASA15 Отношения для рёбер и высоты равны.
5Ответ: доказано.
Пояснение
Идея. Параллельные плоскости пересекают третью плоскость по параллельным прямым. Это даёт параллельные отрезки в боковых гранях, а из подобия треугольников получаются равные отношения.
- 1Плоскость SAB пересекает две параллельные плоскости — основание и сечение — по прямым AB и A1B1. Они лежат в одной плоскости и не имеют общих точек, значит, параллельны.
- 2Из A1B1∥AB углы при A и B равны углам при A1 и B1, а угол при S общий — треугольники подобны. В подобных треугольниках SA1:SA=SB1:SB. Проделав это для каждой пары соседних рёбер, получим цепочку равных отношений для всех рёбер.
- 3Если прямая перпендикулярна одной из двух параллельных плоскостей, она перпендикулярна и другой. Поэтому высота SO пересекает сечение в точке O1 под прямым углом.
- 4Плоскость SOA содержит высоту и ребро SA и снова пересекает две параллельные плоскости по параллельным прямым OA и O1A1.
- 5Треугольники SO1A1 и SOA подобны (прямоугольные, острый угол при S общий), поэтому SO1:SO=SA1:SA. Это отношение уже равно отношениям для остальных рёбер.