9694. В основании пирамиды
SABC
лежит прямоугольный треугольник
ABC
с гипотенузой
AB=c
и острым углом
BAC
, равным
30^{\circ}
. Боковая грань, проходящая через катет
AC
, перпендикулярна плоскости основания, а две остальные образуют с плоскостью основания также углы, равные
30^{\circ}
. Найдите расстояние между прямыми
SB
и
AC
.
Ответ.
\frac{c}{2\sqrt{10}}
.
Решение. Пусть
SO
— высота пирамиды. Поскольку плоскости
ASC
и
ABC
перпендикулярны, точка
O
лежит на катете
AC
. Опустим перпендикуляр
OK
на гипотенузу
AB
. Из теоремы о трёх перпендикулярах следует, что
SKO
— линейный угол двугранного угла пирамиды при ребре
AB
. По условию
\angle SKO=30^{\circ}
, а так как
AC\perp BC
, то аналогично,
\angle SCO=30^{\circ}
. Прямоугольные треугольники
SKO
и
SCO
равны по катету и противолежащему острому углу, поэтому
OK=OC
, т. е. точка
O
равноудалена от сторон угла
ABC
. Значит,
BO
— биссектриса треугольника
ABC
, и
\angle OBC=\frac{1}{2}\angle ABC=30^{\circ}
. Тогда
OC=BC\tg30^{\circ}=\frac{1}{2}c\cdot\frac{\sqrt{3}}{3}=\frac{c\sqrt{3}}{6}.

Из прямоугольного треугольника
COS
находим, что
SC=\frac{OC}{\cos30^{\circ}}=\frac{\frac{c\sqrt{3}}{6}}{\frac{\sqrt{3}}{2}}=\frac{c}{3},~SO=\frac{1}{2}SC=\frac{c}{6}.

Через точку
O
проведём прямую, параллельную
BC
, и опустим на неё перпендикуляр
BN
. Тогда
SN
— ортогональная проекция прямой
SB
на плоскость
OSN
, перпендикулярную прямой
AC
. Значит, расстояние
d
между скрещивающимися прямыми
SB
и
AC
равно расстоянию от точки
O
до прямой
SN
(см. задачу 8406), т. е. высоте
OH
прямоугольного треугольника
BOS
с катетами
ON=BC=\frac{1}{2}C
и
SO=\frac{1}{6}c
, опущенной на его гипотенузу
SN
. Таким образом,
d=OH=\frac{ON\cdot SO}{SN}=\frac{\frac{1}{2}c\cdot\frac{1}{6}c}{\sqrt{\frac{c^{2}}{4}+\frac{c^{2}}{36}}}=\frac{c}{2\sqrt{10}}.