Дана правильная призма ABCA1B1C1. Точка K лежит на ребре AB и делит его в отношении AK : KB = 3 : 1. Точка L — середина ребра BC. Плоскость α проходит через точки K и L и пересекает ребра B1C1 и A1B1 в точках M и N соответственно. Известно, что B1M : MC1 = 3 : 1.
а) Докажите, что MN ⊥ AB.
б) Найдите угол между плоскостью α и плоскостью основания призмы, если все рёбра призмы равны.
а) Пусть точка H — середина ребра AB, тогда прямая CH перпендикулярна этому ребру. Отрезок KL — средняя линия треугольника CHB, значит, он параллелен прямой CH, а следовательно, также перпендикулярен ребру AB. Плоскость α пересекает плоскости ABC и A1B1C1 по параллельным прямым, значит, прямые MN и KL параллельны. А если одна из двух параллельных прямых перпендикулярна третьей прямой, то и вторая ей перпендикулярна.
б) Пусть Пусть также
и
—
а потому
и
Из прямоугольных треугольников
LKB и NMB1 соответственно получаем:
Найдем площадь
Пусть тогда в трапеции KLMN равны высоты:
Следовательно, высота этой трапеции равна
а ее площадь
По теореме о площади проекции для искомого угла φ получаем:
откуда
Ответ:

