14183. Основание правильной четырёхугольной пирамиды MABCD
 — квадрат ABCD
. Противоположные боковые грани пирамиды попарно перпендикулярны. Через середины рёбер MA
 и MB
 проведена плоскость \alpha
, параллельная ребру MC
.
а) Докажите, что плоскость \alpha
 параллельна ребру MD
.
б) Найдите угол между плоскостью \alpha
 и прямой AC
.
Ответ. 30^{\circ}
.
Решение. а) Пусть точки Q
 и K
 — середины рёбер MA
 и MB
 соответственно. Поскольку плоскость BMC
 проходит через прямую MC
, параллельную плоскости \alpha
, и имеет с плоскостью \alpha
 общую точку K
, то плоскости \alpha
 и BMC
 пересекаются по прямой KL
, параллельной MC
 (точка L
 на ребре BC
), а по теореме о пропорциональных отрезках L
 — середина ребра BC
.
Пересекающиеся прямые KQ
 и KL
 плоскости \alpha
 соответственно параллельны прямым CD
 и MC
 плоскости CMD
, значит, эти плоскости параллельны (по признаку параллельности плоскостей). Плоскость AMD
 пересекает их по параллельным прямым QE
 (в плоскости \alpha
) и MD
. Таким образом, прямая MD
 параллельна прямой QE
, лежащей в плоскости \alpha
. Следовательно, по признаку параллельности прямой и плоскости прямая MD
 параллельна плоскости \alpha
.
б) Пусть AB=a
. Вместо плоскости \alpha
 рассмотрим параллельную ей плоскость CMD
. Опустим перпендикуляр OH
 из центра O
 основания пирамиды на высоту MN
 равнобедренного треугольника CMD
. Тогда OH
 — перпендикуляр к плоскости CMD
. Рассмотрим сечение пирамиды плоскостью MOH
. Это сечение — прямоугольный равнобедренный треугольник NMG
 (G
 — середина ребра AB
), поскольку по условию грани CMD
 и AMB
 перпендикулярны. Отрезок OH
 — средняя линия треугольника MNG
, поэтому
OH=\frac{1}{2}MG=\frac{1}{2}\cdot\frac{a}{\sqrt{2}}=\frac{a\sqrt{2}}{4}.
 Искомый угол равен углу HCO
. Из прямоугольного треугольника HCO
 находим, что
\sin\angle HCO=\frac{OH}{OC}=\frac{\frac{a\sqrt{2}}{4}}{\frac{a\sqrt{2}}{2}}=\frac{1}{2}.
 Следовательно, \angle HCO=30^{\circ}
.
Источник: Диагностические и тренировочные задачи ЕГЭ. — 2019