Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 31, §4 Тетраэдр и параллелепипед
№73. В тетраэдре ABCD точки M, N и P являются серединами рёбер AB, BC и CD, AC=10 см, BD=12 см. Докажите, что плоскость MNP проходит через середину K ребра AD, и найдите периметр четырёхугольника, получившегося при пересечении тетраэдра с плоскостью MNP.
✎ Запись в тетрадь
Дано:ABCD — тетраэдр; M, N, P — середины AB, BC, CD; AC=10 см, BD=12 см
Доказать:K — середина AD — лежит в плоскости MNP; найти PMNPK
MN — средняя линия
△ABC:
MN∥AC,
MN=21AC=5.
1 K — середина
AD;
KP — средняя линия
△ACD:
KP∥AC,
KP=5.
2 MN∥KP,
MN=KP:
MNPK — параллелограмм,
K∈MNP.
3 NP,
MK — средние линии
△BCD и
△ABD:
NP=MK=21BD=6.
4 Ответ: 22 см.
Пояснение
Идея. Средняя линия треугольника параллельна основанию и равна его половине. Две параллельные прямые лежат в одной плоскости, а через точку вне прямой проходит единственная параллельная ей прямая (п. 4).
- 1В грани ABC точки M и N — середины сторон AB и BC. Отрезок MN соединяет середины двух сторон, поэтому параллелен третьей стороне AC и вдвое короче неё.
- 2Возьмём середину K ребра AD. В грани ACD отрезок KP соединяет середины сторон AD и CD, значит, KP∥AC и KP=5.
- 3Через точку P вне прямой MN проходит единственная прямая, параллельная MN (п. 4). Это прямая PK, поскольку PK∥AC∥MN. Она лежит в плоскости MNP: эта плоскость содержит прямую MN и точку P, а параллельные прямые лежат в одной плоскости. Значит, K∈MNP. Две противоположные стороны MN и KP параллельны и равны, поэтому MNPK — параллелограмм. Плоскость пересекает грани по сторонам MN, NP, PK, KM, и сечение — этот параллелограмм.
- 4В гранях BCD и ABD отрезки NP и MK — средние линии, они параллельны BD и равны 212=6. У параллелограмма противоположные стороны равны, поэтому периметр складывается из двух пятёрок и двух шестёрок.
- 5Периметр: 5+6+5+6=22 (см). Значения AC и BD важны только как длины рёбер: форма тетраэдра на ответ не влияет.