Задача к ЕГЭ на тему «Задачи формата ЕГЭ на многогранники. Пирамида, призма» №2

В треугольной пирамиде DABC  двугранные углы при ребрах AD  и BC  равны. Известно также, что AB = BD = DC  =AC  = √15.

а) Докажите, что AD = BC.

б) Найдите объем пирамиды, если двугранные углы при ребрах AD  и BC  равны 60∘.

а) Рассмотрим пирамиду DABC.  В ней по условию AB = BD = DC  =CA,  ∠(BAD, CAD ) =∠ (BAC, BDC ).

Так как △ABD  и △ACD  — равнобедренные, причем AD  — общее основание, то высоты к основаниями попадут в одну точку — в середину N  стороны AD.  Тогда BN  ⊥AD,  CN  ⊥ AD.  Таким образом, ∠BNC  — линейный угол двугранного угла ∠(BAD, CAD ).

PIC

Аналогичным образом строится угол ∠AMD  — линейный угол двугранного угла ∠ (BAC, BDC ),  где M  — середина BC.  Таким образом, ∠BNC  = ∠AMD.

Так как △ABD  = △ACD  по трем сторонам, то BN  = CN.  Аналогично AM  = DM.  Значит, △AMD  и △BNC  — равнобедренные и подобные по двум пропорциональным сторонам и углу между ними.

Заметим, что плоскости (AMD )  и (BNC  )  имеют две общие точки — это точки N  и M.  Следовательно, они пересекаются по прямой MN.  Отрезок NM  — это высота в △AMD  и △BNC  к основаниям AD  и BC  соответственно. Следовательно, эти треугольники равны. Следовательно, AD  =BC.  Что и требовалось доказать.

б)

PIC

Из пункта а) также следует, что AM  = DM = BN  = CN.

Так как двугранные углы равны  ∘ 60 ,  то △AMD  и △BNC  — равносторонние.

Пусть AM  = DM  = BN = CN = AD  =BC  = x.

Проведем высоту пирамиды DH.  Так как DM  ⊥ BC,  то по теореме о трех перпендикулярах HM  ⊥ BC.  Таким образом, точка H  должна лежать на AM,  причем на середине, так как △AMD  — равносторонний. Тогда

      √-       √- DH  = -3-⋅AD  = -3x       2         2

Найдем по теореме Пифагора x  из △ABM  :

AM = x, BM = x, AB = √15  ⇒   x =2√3              2

Таким образом,

        1             1  √3   1 VDABC = 3 ⋅DH ⋅SABC = 3 ⋅-2 x ⋅2x2 = 6
Оцените статью
Я решу все!