Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 32, §4 Тетраэдр и параллелепипед
№84. Изобразите параллелепипед ABCDA1B1C1D1 и постройте его сечение плоскостью, проходящей через точки B1, D1 и середину ребра CD. Докажите, что построенное сечение — трапеция.
✎ Запись в тетрадь
Дано:ABCDA1B1C1D1 — параллелепипед; K — середина CD; γ∋B1, D1, K
Построить:сечение плоскостью γ; доказать: сечение — трапеция
B1D1∥BD⊂(ABC) ⇒
B1D1∥(ABC) (п. 6).
1 Плоскость сечения пересекает
(ABC) по
KL∥B1D1 (п. 6,
10),
L∈BC.
2KL∥BD,
K — середина
CD ⇒
L — середина
BC,
KL=21BD.
2 Сечение —
B1D1KL:
D1K в грани
DCC1D1,
B1L в грани
BCC1B1.
3KL∥B1D1,
KL=21BD=21B1D1 — основания разной длины.
4 Если бы
D1K∥B1L, было бы
KL=B1D1 — противоречие. Значит,
B1D1KL — трапеция.
5Ответ: сечение B1D1KL (L — середина BC) — трапеция.
Пояснение
Идея. Секущая плоскость содержит B1D1, параллельную плоскости основания, поэтому её след на основании параллелен B1D1 и проходит через данную точку (п. 14, задача 3 и п. 6, 10).
- 1Диагонали оснований BD и B1D1 параллельны (зад. 76). Прямая B1D1 не лежит в плоскости ABC и параллельна прямой BD этой плоскости, значит, параллельна плоскости ABC (п. 6).
- 2Секущая плоскость проходит через B1D1∥(ABC), поэтому пересекает ABC по прямой, параллельной B1D1. Эта прямая проходит через K и параллельна BD. В треугольнике BCD она соединяет середину CD с точкой L на BC, то есть является средней линией.
- 3Плоскость пересекает грани по D1K (грань DCC1D1), KL (основание), LB1 (грань BCC1B1) и B1D1 (верхнее основание). Получается четырёхугольник.
- 4Параллельные стороны KL и B1D1 неравны: KL — средняя линия треугольника BCD, а B1D1=BD.
- 5У параллелограмма обе пары противоположных сторон параллельны и равны. Предположение D1K∥B1L дало бы KL=B1D1, а это неверно. Значит, непараллельны боковые стороны, и четырёхугольник — трапеция.