14261. Точка
K
— середина бокового ребра
SA
правильной четырёхугольной пирамиды
SABCD
с основанием
ABCD
. Точка
T
симметрична
S
относительно плоскости
ABCD
. Известно, что
SA=AB=1
. Найдите угол и расстояние между прямыми
BK
и
AT
.
Ответ. а)
\arctg\sqrt{2}
; б)
\frac{1}{2}
.
Решение. а) Пусть
O
— центр квадрата
ABCD
. Отрезок
OK
— средняя линия треугольника
AST
, поэтому
OK\parallel AT
. Тогда угол
\varphi
между скрещивающимися прямыми
BK
и
AT
равен углу между пересекающимися прямыми
BK
и
OK
, т. е. острому углу
BKO
прямоугольного треугольника
BKO
. Значит,
\tg\varphi=\frac{OB}{OK}=\frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{\frac{1}{2}}=\sqrt{2},

Следовательно,
\varphi=\arctg\sqrt{2}
.
б) Прямая
AT
параллельна плоскости
BKD
, так как эта прямая параллельна прямой
OK
, лежащей в этой плоскости (см. задачу 8002). Значит, расстояние
d
между прямыми
BK
и
AT
равно расстоянию от произвольной точки прямой
AT
(например, от точки
A
) до плоскости
BKD
(см. задачу 7889).
Отрезок
OK
— медиана и высота равнобедренного прямоугольного треугольника
AOS
, поэтому
AK\perp OK
. Отрезок
BK
— медиана и высота равностороннего треугольника
ASB
, поэтому
AK\perp BK
. Значит,
AK
— перпендикуляр к плоскости
BKD
, поэтому искомое расстояние
d
равно длине этого перпендикуляра. Следовательно,
d=AK=\frac{1}{2}SA=\frac{1}{2}.