9153. Боковая грань правильной четырёхугольной пирамиды SABCD
 с вершиной S
 образует с плоскостью основания угол 60^{\circ}
. Точка M
 — середина бокового ребра SD
, точка P
 лежит на прямой AB
, причём P
 — основание общего перпендикуляра прямых AB
 и CM
. Найдите отношение AP:PB
.
Ответ. 1:3
.
Решение. Обозначим AB=a
. Пусть SL
 и SN
 — апофемы пирамиды, лежащие в боковых гранях ASB
 и CSD
 соответственно. Высота SH
 пирамиды лежит в плоскости LSN
. По теореме о трёх перпендикулярах HN\perp CD
, поэтому SNH
 — линейный угол двугранного угла боковой грани с плоскостью основания. По условию задачи \angle SNH=60^{\circ}
, поэтому треугольник LSN
 — равносторонний. Его высота LK
 является медианой, значит, K
 — середина апофемы SN
, а так как M
 — середина SD
, то MK
 — средняя линия треугольника DSN
. Тогда
MK=\frac{1}{2}DN=\frac{1}{2}AL=\frac{1}{4}a
 и MK\parallel AB
.
Прямая LK
 перпендикулярна плоскости CSD
, так как она перпендикулярна двум пересекающимся прямым SN
 и CD
 этой плоскости. Значит, LK\perp CM
. Кроме того, LK\perp AB
.
Пусть прямая, проходящая через точку M
 параллельно KL
, пересекает прямую AB
 в точке P_{1}
. Тогда MP_{1}\perp AB
 и MP_{1}\perp MC
. Значит, MP_{1}
 — общий перпендикуляр скрещивающихся прямых CM
 и AB
. Тогда точка P_{1}
 совпадает с P
. Следовательно,
\frac{AP}{PB}=\frac{AL-PL}{BL+PL}=\frac{AL-MK}{BL+MK}=\frac{\frac{a}{2}-\frac{a}{4}}{\frac{a}{2}+\frac{a}{4}}=\frac{1}{3}.
Источник: Диагностические и тренировочные задачи ЕГЭ. — 2012