7426. Ребро правильного тетраэдра ABCD
 равно a
, K
 — середина ребра CD
. Рассмотрим сферу с диаметром BK
. Найдите радиусы окружностей, по которым эта сфера пересекает плоскости граней ACD
 и ABD
.
Ответ. \frac{a\sqrt{3}}{12}
, \frac{a\sqrt{21}}{12}
.
Решение. Пусть O
 — середина отрезка BK
, т. е. центр данной сферы, R
 — её радиус, O_{1}
 — проекция точки O
 на плоскость грани ACD
. Тогда O_{1}
 — центр окружности радиуса R_{1}
, по которой сфера пересекает плоскость грани ACD
. Поскольку O
 — середина BK
, расстояние OO_{1}
 от центра O
 сферы до плоскости грани ACD
 вдвое меньше расстояния от точки B
 до этой плоскости (см. задачу 9180), т. е. высоты BH
 данного правильного тетраэдра. Значит,
OO_{1}=\frac{1}{2}BH=\frac{1}{2}\cdot a\sqrt{\frac{2}{3}}=\frac{a}{2}\sqrt{\frac{2}{3}}.
 Из прямоугольных треугольников BKC
 и OO_{1}K
 находим, что
R=\frac{1}{2}BK=\frac{1}{2}\cdot\frac{a\sqrt{3}}{2}=\frac{a\sqrt{3}}{4},
R_{1}=O_{1}K=\sqrt{OK^{2}-OO_{1}^{2}}=\sqrt{R^{2}-OO_{1}^{2}}=\sqrt{\left(\frac{a\sqrt{3}}{4}\right)^{2}-\left(\frac{a}{2}\sqrt{\frac{2}{3}}\right)^{2}}=\frac{a\sqrt{3}}{12}.
Пусть O_{2}
 — проекция точки O
 на плоскость грани ABD
. Тогда O_{2}
 — центр окружности радиуса R_{2}
, по которой сфера пересекает плоскость этой грани. Поскольку O
 — середина BK
, расстояние OO_{2}
 от центра O
 сферы до плоскости грани ABD
 вдвое меньше расстояния от точки K
 до этой плоскости, а так как K
 — середина CD
, то расстояние от точки K
 до этой плоскости вдвое меньше расстояния до этой плоскости от точки C
, т. е. высоты CP
 данного правильного тетраэдра. Значит,
OO_{1}=\frac{1}{4}CQ=\frac{a}{4}\sqrt{\frac{2}{3}}.
 Следовательно,
R_{2}=O_{2}B=\sqrt{OB^{2}-OO_{2}^{2}}=\sqrt{R^{2}-OO_{2}^{2}}=\sqrt{\left(\frac{a\sqrt{3}}{4}\right)^{2}-\left(\frac{a}{4}\sqrt{\frac{2}{3}}\right)^{2}}=\frac{a\sqrt{21}}{12}.
Источник: Потоскуев Е. В., Звавич Л. И. Геометрия. 11 класс: Задачник для общеобразовательных учебных заведений с углублённым и профильным изучением математики. — 2-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2004. — с. 114, № 3.226