7234. На скрещивающихся прямых
l
и
m
взяты отрезки
AB
и
CD
соответственно. Докажите, что объём пирамиды
ABCD
не зависит от положения отрезков
AB
и
CD
на этих прямых. Найдите этот объём, если
AB=a
,
CD=b
, а угол и расстояние между прямыми
l
и
m
равны соответственно
\alpha
и
c
.
Ответ.
\frac{1}{6}abc\sin\alpha
.
Указание. Достройте тетраэдр
ABCD
до параллелепипеда, проведя через его противоположные рёбра
AB
и
CD
,
AD
и
BC
,
AC
и
BD
пары параллельных плоскостей.
Решение. Достроим тетраэдр
ABCD
до параллелепипеда, проведя через его противоположные рёбра
AB
и
CD
,
AD
и
BC
,
AC
и
BD
пары параллельных плоскостей. Высота параллелепипеда равна расстоянию между параллельными плоскостями, одна из которых содержит прямую
AB
, а вторая — прямую
CD
, т. е. равна расстоянию
c
между скрещивающимися прямыми
l
и
m
. Диагонали грани параллелепипеда, содержащей ребро
AB
тетраэдра
ABCD
, равны
a
и
b
, а угол между ними равен углу между прямыми
l
и
m
, т. е.
\alpha
. Тогда площадь этой грани равна
\frac{1}{2}ab\sin\alpha
, а объём
V_{1}
параллелепипеда равен произведению площади этой грани на высоту, т. е.
V_{1}=\frac{1}{2}abc\sin\alpha
. Объём
V
тетраэдра
ABCD
равен трети объёма параллелепипеда (см. задачу 9265), следовательно,
V=\frac{1}{3}V_{1}=\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{2}abc\sin\alpha=\frac{1}{6}abc\sin\alpha.