9266. Пусть точка A'
 — точка, лежащая в грани CBD
 тетраэдра ABCD
 и равноудалённая от прямых AB
, AC
 и AD
. Докажите, что:
а) плоскости AA'B
 и AA'C
 образуют равные углы с плоскостью ABC
.
б)
\angle A'B_{1}O=\frac{1}{2}(\angle AB+\angle AC-\angle AD),
 где O
 — ортогональная проекция точки A'
 на плоскость ABC
, а \angle AB
, \angle AC
 и \angle AD
 — двугранные углы тетраэдра ABCD
 при рёбрах AB
, AC
 и AD
 соответственно.
Решение. а) Пусть O
 — ортогональная проекция точки A'
 на плоскость ABC
, а B_{1}
 и C_{1}
 — ортогональные проекции A'
 на прямые AB
 и AC
. Из теоремы о трёх перпендикулярах следует, что OB_{1}A'
 и OC_{1}A'
 — линейные углы двугранных углов, о которых говорится в условии задачи. Кроме того, A'B_{1}
 и A'C_{1}
 — перпендикуляры к прямым AB
 и AC
, значит, A'B_{1}=A'C_{1}
, поэтому прямоугольные треугольники B_{1}A'O
 и C_{1}A'O
 равны по катету и гипотенузе. Следовательно, \angle OB_{1}A'=\angle OC_{1}A'
. Что и требовалось доказать.
б) Аналогично предыдущему докажем, что плоскости AA'B
 и AA'D
 образуют равные углы с плоскостью ABD
, а плоскости AA'C
 и AA'D
 — с плоскостью ADC
.
Пусть P
 и Q
 — ортогональные проекции точки A'
 на плоскости ACD
 и BAD
 соответственно, а D_{1}
 — ортогональная проекция точки A'
 на прямую AD
. Обозначим
\angle A'D_{1}Q=\angle A'B_{1}Q=\alpha,~\angle A'B_{1}O=\angle A'C_{1}O=\beta,~\angle A'D_{1}P=\angle A'C_{1}P=\gamma.
 Тогда
\angle AB=\alpha+\beta,~\angle AC=\beta+\gamma,~\angle AD=\alpha+\gamma.
 Сложим два первых равенства и вычтем из результата третье. Получим, что
2\angle A'B_{1}O=2\beta=\angle AB+\angle AC-\angle AD.
 Следовательно,
\angle A'B_{1}O=\beta=\frac{1}{2}(\angle AB+\angle AC-\angle AD).
 Что и требовалось доказать.