9434. Плоскость проходит через середину ребра AB
 куба ABCDA_{1}B_{1}C_{1}D_{1}
 параллельно прямым BD
 и BC_{1}
. Найдите площадь сечения куба этой плоскостью, если ребро куба равно a
.
Ответ. \frac{3a^{2}\sqrt{3}}{4}
.
Решение. Секущая плоскость параллельна прямым BD
 и BC_{1}
, значит, она параллельна плоскости BDC_{1}
. Пусть M
 — середина ребра AB
, O
 — центр грани ABCD
. По теореме о пересечении параллельных плоскостей третьей плоскостью (см. задачу 8009) прямая l
 пересечения секущей плоскости с плоскостью ABCD
 параллельна BD
. Пусть N
 — точка пересечения прямой l
 с ребром AD
. Тогда N
 — середина AD
.
Пусть K
 — точка пересечения MN
 и AC
, O
 и O_{1}
 — центры граней ABCD
 и A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}
 соответственно. Тогда секущая плоскость пересекается с плоскостью AA_{1}C_{1}C
 по прямой m
, параллельной C_{1}O
. Пусть L
 — точка пересечения прямых m
 и A_{1}C_{1}
. Секущая плоскость имеет с плоскостью A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}
 общую точку L
 и пересекает эту плоскость по прямой, параллельной MN
, а значит, и B_{1}D_{1}
. Поскольку KL\parallel OC_{1}
, четырёхугольник KOC_{1}L
 — параллелограмм. Значит,
LC_{1}=OK=\frac{1}{2}OA=\frac{1}{2}C_{1}O_{1},
 т. е. точка L
 — середина C_{1}O_{1}
, а секущая плоскость пересекает рёбра B_{1}C_{1}
 и C_{1}D_{1}
 в их серединах.
Пусть секущая плоскость образует с гранью ABCD
 угол \varphi
. Тогда
\angle LKC=\angle C_{1}OC=\varphi,~\cos\varphi=\frac{CO}{OC_{1}}=\frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{\sqrt{1+\left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^{2}}}=\frac{1}{\sqrt{3}}.
 Ортогональная проекция сечения на плоскость ABCD
 — шестиугольник, площадь которого равна \frac{3}{4}
 площади квадрата ABCD
, т. е. \frac{3}{4}a^{2}
. Следовательно, площадь сечения равна
\frac{\frac{3}{4}a^{2}}{\cos\varphi}=\frac{\frac{3}{4}a^{2}}{\frac{1}{\sqrt{3}}}=\frac{3a^{2}\sqrt{3}}{4}
 (см. задачу 8093).
Источник: Гордин Р. К. ЕГЭ 2017. Математика. Геометрия. Стереометрия. Задача 14 (профильный уровень). — М.: МЦНМО, 2017. — № 1(д), с. 61