7113. Дан тетраэдр
ABCD
. Точки
M
,
N
и
K
лежат на рёбрах
AD
,
BC
и
DC
соответственно, причём
AM:MD=1:3
,
BN:NC=1:1
и
CK:KD=1:2
. Постройте сечение тетраэдра плоскостью
MNK
. В каком отношении эта плоскость делит ребро
AB
?
Ответ.
2:3
.
Указание. В плоскости грани
ADC
через вершину
D
проведите прямую, параллельную
AC
, и продолжите
KM
до пересечения с этой прямой.
Решение. Пусть
F
— точка пересечения прямых
KM
и
CA
(рис. 1),
P
— точка пересечения прямых
FN
и
AB
. Тогда четырёхугольник
MKNP
— искомое сечение.
Через вершину
D
проведём прямую, параллельную
AC
, и продолжим
MK
до пересечения с этой прямой в точке
T
(рис. 2). Обозначим
AC=a
,
AF=x
. Из подобия треугольников
DKT
и
CKF
находим, что
DT=FC\cdot\frac{DK}{KC}=2(a+x),

а из подобия треугольников
DMT
и
AMF

DT=AF\cdot\frac{DM}{MA}=3x.

Из уравнения
2(a+x)=3x
находим, что
AF=x=2a
.
Через вершину
B
проведём прямую, параллельную
AC
, и продолжим
FN
до пересечения с этой прямой в точке
E
(рис. 3). Из равенства треугольников
BNE
и
CNF
следует, что
BE=CF=3a
, а из подобия треугольников
BPE
и
APF

\frac{AP}{PB}=\frac{AF}{BE}=\frac{2a}{3a}=\frac{2}{3}.