В тетраэдре ABCD на ребрах AD, DC, AB и BC отмечены точки K, M, N и L соответственно. Точка О — точка пересечения диагоналей четырехугольника KMLN. Известно, что
а) Докажите, что плоскость сечения KMLN делит площадь грани ABD в соотношении 4 : 31.
б) Найдите отношение объемов многогранников, на которые плоскость сечения KMLN делит тетраэдр ABCD.
а) Точки K, M, N и L лежат в одной плоскости. Если бы плоскость KLMN была параллельна прямой BD, то выполнялось бы соотношение но из условия следует, что
Следовательно, прямая BD пересекает плоскость KLMN. Обозначим P точку их пересечения.
По теореме Менелая для треугольников KLP и MNP получим:
и
Отсюда
тогда из равенства находим:
что дает Далее, по теореме Менелая:
откуда
Из условия следует, что поэтому
откуда
Таким образом, где
Следовательно,
значит,
откуда
б) Из пункта а) получим, что то есть
Кроме того,
По теореме Менелая
тогда
поэтому Также по теореме Менелая
откуда
что дает
Найдем отношение объемов многогранников DKPM и DABC:
Найдем отношение объемов многогранников PNBL и PDKM:
Найдем отношение объемов многогранников BNLMDK и PDKM:
следовательно,
Итак, плоскость KLMN делит объем пирамиды ABCD в отношении 213 : 67.
Ответ: 213 : 67.

