8095. Плоскости диагональных сечений пирамиды, основанием которой является параллелограмм, взаимно перпендикулярны. Докажите, что суммы квадратов площадей противоположных боковых граней равны между собой.
Решение. Пусть основание пирамиды
SABCD
— параллелограмм
ABCD
с центром
O
,
\alpha
— угол между полуплоскостями
ASC
и
ABC
,
\beta
— угол между полуплоскостями
BSD
и
ABD
, а
4s
,
2p
и
2q
— площади параллелограмма
ABCD
и треугольников
ASC
и
BSD
соответственно. Применяя теорему косинусов для тетраэдра к тетраэдрам
OASB
,
OCSD
,
OBSC
и
OASD
и учитывая перпендикулярность плоскостей треугольников
ASC
и
BSD
получим равенства
S^{2}_{\triangle ASB}=s^{2}+p^{2}+q^{2}-2sp\cos\alpha-2sq\cos\beta,

S^{2}_{\triangle CSD}=s^{2}+p^{2}+q^{2}-2sp\cos(180^{\circ}-\alpha)-2sq\cos(180^{\circ}-\beta),

S^{2}_{\triangle BSC}=s^{2}+p^{2}+q^{2}-2sp\cos\alpha-2sq\cos(180^{\circ}-\beta),

S^{2}_{\triangle ASD}=s^{2}+p^{2}+q^{2}-2sp\cos(180^{\circ}-\alpha)-2sq\cos\beta.

Поэтому
S^{2}_{\triangle ASB}+S^{2}_{\triangle CSD}=2(s^{2}+p^{2}+q^{2}),~S^{2}_{\triangle BSC}+S^{2}_{\triangle ASD}=2(s^{2}+p^{2}+q^{2}).

Следовательно,
S^{2}_{\triangle ASB}+S^{2}_{\triangle CSD}=S^{2}_{\triangle BSC}+S^{2}_{\triangle ASD}.