7269. Докажите, что тетраэдр равногранный тогда и только тогда, когда его развёртка на плоскость грани есть треугольник.
Решение. Необходимость. Пусть развёртка равногранного тетраэдра
ABCD
на плоскость грани
ABC
состоит из треугольников
ABC
,
D_{1}BC
,
D_{2}AC
и
D_{3}AB
. Обозначим
\angle BAC=\alpha
,
\angle ABC=\beta
,
\angle ACB=\gamma
. Поскольку противоположные рёбра равногранного тетраэдра попарно равны, в равных треугольниках
ABC
и
D_{1}CB
равны углы
ACB
и
CBD_{1}
. Значит,
\angle CBD_{1}=\angle ACB=\gamma
. Аналогично,
\angle ABD_{3}=\angle BAC=\alpha
. Следовательно,
\angle D_{1}BD_{3}=\angle CBD_{1}+\angle CBA+\angle ABD_{3}=\gamma+\beta+\alpha=180^{\circ}.

Поэтому точка
B
лежит на отрезке
D_{1}D_{3}
(причём
B
— середина
D_{1}D_{3}
). Аналогично докажем, что точка
C
лежит на отрезке
D_{1}D_{2}
, а точка
A
— на отрезке
D_{2}D_{3}
. Следовательно, развёртка тетраэдра
ABCD
на плоскость грани
ABC
есть треугольник
D_{1}D_{2}D_{3}
.
Достаточность очевидна.
Примечание. См. также статью В.Э.Матизена: «Равногранные и каркасные тетраэдры», Квант, 1983, N7, с.34.