Задание №980

Построим сначала сечение пирамиды плоскостью \gamma.

а) Плоскость \gamma пересекает плоскость SAD по прямой AD, а плоскость SBC — по прямой MN, проходящей через точку K, параллельной BC (если плоскость проходит через прямую, параллельную другой плоскости, и пересекает её, то линия пересечения параллельна этой прямой). ADNM — сечение пирамиды плоскостью \gamma. ADNM — равнобедренная трапеция.

BC \parallel \gamma, следовательно, все точки, принадлежащие прямой BC, равноудалены от плоскости \gamma. Значит, расстояние от точки B до плоскости \gamma равно расстоянию от точки C до плоскости \gamma. Что и требовалось доказать.

б) Так как расстояние от любой точки прямой BC до плоскости \gamma одно и то же, будем искать расстояние от точки T до плоскости \gamma, то есть нужно из точки T провести отрезок TH, перпендикулярный плоскости ADN, который равен высоте пирамиды BADNM. Тогда V_{BADNM}=\frac{1}{3}S_{ADNM} \cdot TH.

K — середина отрезка MN, так как принадлежит апофеме ST. Обозначим через P середину отрезка AD, тогда KP \perp AD как высота равнобедренной трапеции ADNM. S_{BADNM}=\frac{AD+MN}{2} \cdot PK.

AD \perp PST, действительно, KP \perp AD и PT \perp AD, следовательно, достаточно построить отрезок TH \perp PK, так как тогда TH перпендикулярна двум пересекающимся прямым плоскости \gamma (AD и PK).

S_{\bigtriangleup PKT} выразим двумя способами:

\frac{1}{2} TH \cdot PK=\frac{1}{2} PT \cdot KL, откуда TH=\frac{PT \cdot KL}{PK}.

Из прямоугольного треугольника SOT с катетами OT=8, SO=6 и гипотенузой ST по теореме Пифагора ST=10, находим KL из подобия прямоугольных треугольников SOT и KLT с общим острым углом STO:

\frac{SO}{KL}=\frac{ST}{KT}=\frac{OT}{LT}, \frac{6}{KL}=\frac{10}{2}, KL=\frac{6}{5}. Далее \frac{8}{LT}=\frac{10}{2}, LT=\frac{8}{5}, OL=OT-LT=8-\frac{8}{5}=\frac{32}{5}.

PK найдем по теореме Пифагора из прямоугольного треугольника PKL:

PK^{2}= PL^{2}+LK^{2}= (PO+OL)^{2}+LK^{2},

PK^{2}= \left ( 8+\frac{32}{5} \right )^{2}+\left ( \frac{6}{5}\right )^{2}= \frac{5220}{25} \cdot PK= \frac{6\sqrt{145}}{5}.

TH=\frac{PT \cdot KL}{PK}=\frac{16 \cdot \dfrac{6}{5}}{\dfrac{6\sqrt{145}}{5}}=\frac{16}{\sqrt{145}}.

Основание MN равнобедренной трапеции найдем из подобия треугольников SMN и SBC, высоты которых SK=8, ST=10.

\frac{MN}{BC}=\frac{SK}{ST}, \frac{MN}{16}=\frac{8}{10}, откуда MN=\frac{64}{5}.

V_{BADNM}= \frac{1}{3} \cdot \frac {AD+MN}{2} \cdot PK \cdot TH= \frac{1}{3} \cdot \frac{16+\dfrac{64}{5}}{2} \cdot \frac{6\sqrt{145}}{5} \cdot \frac{16}{\sqrt{145}}= 92,16.

92,16