14552. В правильную треугольную призму с основаниями ABC
 и A'B'C'
 вписана сфера. Найдите её радиус, если известно, что расстояние между прямыми AE
 и BD
 равно \sqrt{13}
, где E
 и D
 — точки, лежащие на рёбрах A'B'
 и B'C'
 соответственно, и A'E:EB'=B'D:DC'=1:2
.
Ответ. \frac{13}{6}
.
Решение. Первый способ. Пусть радиус сферы равен R
. Тогда высота призмы равна диаметру сферы, т. е. AA'=2R
, а радиус окружности вписанной в равносторонний треугольник A'B'C'
, равен R
. Значит, сторона основания призмы равна 2R\sqrt{3}
.
На продолжении ребра A'B'
 за точку B'
 отложим отрезок B'K=\frac{1}{3}A'B'=\frac{2R\sqrt{3}}{3}
. Тогда AB=KE
 и AB\parallel KE
, поэтому ABKE
 — параллелограмм, и BK\parallel AE
. Значит, прямая AE
 параллельна плоскости BKD
, а расстояние между прямыми AE
 и BD
 равно расстоянию от любой точки прямой AE
, например, от точки E
 до этой плоскости (см. задачу 7889). В то же время, точка B'
 лежит на наклонной EK
 к плоскости BKD
, причём B'K:EK=1:3
, поэтому расстояние h
 от точки B'
 до плоскости BKD
 равно трети расстояния до этой плоскости от точки E
, т. е. h=\frac{\sqrt{13}}{3}
.
Выразим это расстояние через R
. Пусть M
 — середина основания DK
 равнобедренного треугольника DB'K
. Тогда
B'M=\frac{1}{2}B'D=\frac{R\sqrt{3}}{3},~BM=\sqrt{B'M^{2}+BB'^{2}}=\sqrt{\frac{R^{2}}{2}+4R^{2}}=\frac{R\sqrt{13}}{\sqrt{3}}.
 Пусть B'H
 — высота прямоугольного треугольника BB'M
. Тогда B'H
 — перпендикуляр к плоскости BDK
, поэтому расстояние от точки B'
 до плоскости BKD
 равно длине отрезка B'H
. Значит (см. задачу 1967),
h=B'H=\frac{BB'\cdot B'M}{BM}=\frac{2R\cdot\frac{R\sqrt{3}}{3}}{\frac{R\sqrt{13}}{\sqrt{3}}}=\frac{2R}{\sqrt{13}},
 Следовательно,
R=\frac{h\sqrt{13}}{2}=\frac{\frac{\sqrt{13}}{3}\cdot\sqrt{13}}{2}=\frac{13}{6}.
Второй способ. Обозначим через d
 расстояние между прямыми AE
 и BD
 (по условию d=\sqrt{13}
). Пусть F
 и F'
 — середины рёбер AC
 и A'C'
 соответственно. По теореме Фалеса A'E':E'F'=F'D':D'C'=1:2
. Значит, E'D'=A'F'=AF
, а так как E'D'\parallel AF
, то AFF'E'
 — параллелограмм, поэтому AE'\parallel FD'
. Тогда по признаку параллельности плоскостей плоскости AEF'
 и BFD'D
 параллельны. Следовательно, расстояние d
 между скрещивающимися прямыми AE
 и BD
 равно расстоянию между этими плоскостями. Точка F
 — середина AC
, поэтому точки A
 и C
 равноудалены от плоскости BFD'D
.
Пусть CP
 — перпендикуляр к прямой FD'
. Поскольку BF
 — перпендикуляр к плоскости ACC'A'
, то BF\perp CP
, значит, CP
 — перпендикуляр к плоскости BFD'D
, и расстояние от точки C
 до этой плоскости равно длине отрезка CP
.
Заметим, что ребро основания призмы равно диаметру сферы, т. е. 2R
, а ребро основания призмы равно 2R\sqrt{3}
. Пусть N
 — точка пересечения прямых CC'
 и FD'
. Тогда прямоугольные треугольники NC'D'
 и NCF
 подобны с коэффициентом
\frac{C'D'}{CF}=\frac{\frac{2}{3}R\sqrt{3}}{R\sqrt{3}}=\frac{2}{3},
 поэтому NC'=2CC'=4R
 и NC=6R
.
Отрезок CP
 — высота прямоугольного треугольника NCF
, проведённая из вершины прямого угла, поэтому (см. задачу 1967)
\sqrt{13}=d=CP=\frac{CN\cdot CF}{NF}=\frac{6R\cdot R\sqrt{3}}{R\sqrt{36+3}}=\frac{6R}{\sqrt{13}}.
 Следовательно,
R=\frac{\sqrt{13}}{\frac{6}{\sqrt{13}}}=\frac{13}{6}.
Источник: Дополнительное вступительное испытание в МГУ. — 2015, № 7, вариант 1