7248. Основание пирамиды
PABCD
— параллелограмм
ABCD
. На рёбрах
AB
и
PC
взяты соответственно точки
K
и
M
, причём
AK:KB=CM:MP=1:2
. В каком отношении плоскость, проходящая через точки
K
и
M
параллельно прямой
BD
, делит объём пирамиды
PABCD
?
Ответ.
11:7
.
Указание. Найдите отношения, в которых секущая плоскость делит боковые рёбра
PB
и
DP
.
Решение. Плоскость основания
ABCD
проходит через прямую
BD
, параллельную секущей плоскости, и пересекает секущую плоскость по прямой
l
, проходящей через точку
K
параллельно
BD
. Пусть
L
— точка пересечения прямой
l
со стороной
AD
параллелограмма
ABCD
. Тогда
\frac{AL}{LD}=\frac{AK}{KB}=\frac{1}{2}
.
Пусть
F
и
E
— точки пересечения прямой
l
с продолжениями
BC
и
CD
соответственно. Обозначим
BC=AD=3a
. Из подобия треугольников
BKF
и
AKL
находим, что
BF=AL\cdot\frac{BK}{AK}=2a
, значит, Значит,
BF:BC=2:3
.
Пусть прямые
FM
и
PB
пересекаются в точке
N
, а прямые
EM
и
PD
— в точке
Q
. Через точку
B
проведём прямую, параллельную
FM
. Пусть она пересекает ребро
PC
в точке
T
. По теореме о пропорциональных отрезках
MT:TC=BF:BC=2:3
, поэтому
MT=\frac{2}{5}CM=\frac{2}{5}\cdot\frac{1}{2}PM=\frac{1}{5}PM,

значит,
BN:NP=MT:PM=1:5
. Аналогично
DQ:PQ=1:5
.
Пусть
h
— высота данной пирамиды,
S
— площадь её основания,
V
— объём. Тогда высота треугольной пирамиды
MCFE
с вершиной
M
равна
\frac{1}{3}h
, а высоты треугольных пирамид
NBFK
и
QDEL
с вершинами
N
и
Q
равны
\frac{1}{6}h
. Далее имеем:
S_{\triangle AKL}=\frac{1}{9}S_{\triangle ABD}=\frac{1}{9}\cdot\frac{1}{2}S=\frac{1}{18}S,

S_{\triangle DEL}=S_{\triangle BFK}=4S_{\triangle AKL}=\frac{2}{9}S,

S_{\triangle CFE}=S_{ABCD}-S_{\triangle AKL}+2S_{\triangle BFK}=S-\frac{1}{18}S+\frac{4}{9}S=\frac{25}{18}S.

Значит,
V_{MCFE}=\frac{1}{3}S_{\triangle CFE}\cdot\frac{1}{3}h=\frac{1}{3}\cdot\frac{25}{18}S\cdot\frac{1}{3}h=\frac{25}{54}\cdot\frac{1}{3}Sh=\frac{25}{54}V,

V_{NBFK}=\frac{1}{3}S_{\triangle BFK}\cdot\frac{1}{6}h=\frac{1}{3}\cdot\frac{2}{9}S\cdot\frac{1}{6}h=\frac{1}{27}\cdot\frac{1}{3}Sh=\frac{1}{27}V,

V_{CBKLDQMN}=V_{MCFE}-2V_{NBFK}=\frac{25}{54}V-\frac{2}{27}V=\frac{21}{54}V=\frac{7}{18}V.

Следовательно, секущая плоскость делит объём данной пирамиды в отношении
11:7
.