Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 87, Доп. задачи
№300. В правильной треугольной пирамиде DABC точки E, F и P — середины сторон BC, AB и AD. Определите вид сечения, проходящего через эти точки, и найдите его площадь, если сторона основания равна a, боковое ребро равно b.
✎ Запись в тетрадь
Дано:DABC — правильная пирамида; AB=a, DA=b; E, F, P — середины BC, AB, AD
Найти:вид сечения (EFP) и его площадь
EF — средняя линия
△ABC:
EF∥AC,
EF=2a.
1 Q — середина
DC.
PQ — средняя линия
△ADC:
PQ∥AC,
PQ=2a.
2 EF∥PQ ⇒
E,F,P,Q в одной плоскости — сечение
FEQP — параллелограмм.
2 FP — средняя линия
△ABD:
FP∥BD,
FP=2b.
3 AC⊥BD (пр. 1) ⇒
EF⊥FP ⇒
FEQP — прямоугольник.
4 Ответ: прямоугольник, S=4ab.
Пояснение
Идея. Все стороны сечения — средние линии граней, поэтому они параллельны рёбрам AC и BD и вдвое короче. У правильной пирамиды противоположные рёбра AC и BD перпендикулярны, значит, параллелограмм — прямоугольник.
- 1Средняя линия параллельна основанию треугольника и равна его половине. E и F — середины сторон BC и AB, значит, EF∥AC.
- 2Плоскость EFP параллельна AC (содержит EF∥AC) и пересекает грань ACD по прямой, проходящей через P и параллельной AC. Эта прямая проходит через середину DC, то есть через Q — PQ тоже средняя линия, на этот раз в △ACD. Две противоположные стороны FE и PQ параллельны и равны.
- 3FP — средняя линия △ABD, параллельна BD и равна 2b.
- 4Пусть K — середина AC. BK⊥AC и DK⊥AC (медианы равнобедренных треугольников ABC и ADC). Значит, AC⊥(BKD) и AC⊥BD. Параллельные им стороны EF и FP тоже перпендикулярны.
- 5Площадь прямоугольника — произведение смежных сторон.