Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 87, Доп. задачи
№307. В правильной пирамиде MABCDAM=b, AD=a. а) Постройте сечение пирамиды плоскостью α, проходящей через диагональ BD основания параллельно ребру MA, и найдите площадь сечения. б) Докажите, что точки M и C равноудалены от плоскости α.
Идея. Плоскость α параллельна прямой MA, поэтому пересекает любую плоскость, содержащую MA, по прямой, параллельной MA. Берём плоскость MAC — она проходит через центр основания O, лежащий на α, и даёт точку K на ребре MC.
1Если прямая параллельна плоскости, то плоскость, проходящая через эту прямую и пересекающая данную плоскость, пересекает её по прямой, параллельной данной (п. 6, утв. 1°). Здесь это плоскость MAC, общая точка с α — O, поэтому линия пересечения проходит через O параллельно MA и выходит на ребро MC в точке K.
2В △MAC прямая OK проходит через середину стороны AC параллельно MA, поэтому делит MC пополам и является средней линией. Сечение — треугольник BKD, потому что α содержит B, D и K.
3Диагонали квадрата перпендикулярны: BD⊥AC. Высота MO перпендикулярна плоскости основания, в частности BD. Прямая BD перпендикулярна двум пересекающимся прямым плоскости MAC, значит, и всей плоскости, и прямой OK в ней. Тогда OK — высота △BKD.
4Диагональ квадрата со стороной a равна a2. Площадь треугольника — половина произведения основания BD на высоту OK.
5Расстояние от точки до плоскости — длина перпендикуляра. Отрезок MC пересекает α в своей середине K, а прямоугольные треугольники с гипотенузами MK и CK равны по гипотенузе и острому углу (вертикальные углы при K).