сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Пло­щадь по­верх­но­сти тет­ра­эд­ра ABCD равна S. Из­вест­но, что AB  =  6, BC  =  9, CD  =  7, DA  =  2. До­ка­жи­те, что S боль­ше AC умно­жить на BD.

 

(А. Куз­не­цов)

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Числа в усло­вии за­да­чи свя­за­ны не слиш­ком бро­са­ю­щим­ся в глаза со­от­но­ше­ни­ем:

 9 в квад­ра­те минус 7 в квад­ра­те =6 в квад­ра­те минус 2 в квад­ра­те .

Про­ве­рим, что это со­от­но­ше­ние озна­ча­ет ор­то­го­наль­ность ребер AC и BD.

Рас­смот­рим тре­уголь­ник ABD. Пусть AH  — вы­со­та этого тре­уголь­ни­ка. Так как A B=6 боль­ше 2=A D, точка H рас­по­ло­же­на ближе к D, чем к B. По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра

 B H в квад­ра­те минус H D в квад­ра­те = левая круг­лая скоб­ка B A в квад­ра­те минус H A в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка минус левая круг­лая скоб­ка D A в квад­ра­те минус D H в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка =B A в квад­ра­те минус D A в квад­ра­те =32 .

Ана­ло­гич­но для вы­со­ты C H в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка тре­уголь­ни­ка B C D на­хо­дим, что

 B H в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime 2 пра­вая круг­лая скоб­ка минус H в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка D в квад­ра­те =32.

По­сколь­ку при дви­же­нии точки H по лучу от се­ре­ди­ны от­рез­ка B D в сто­ро­ну точки D ве­ли­чи­на B H в квад­ра­те минус H D в квад­ра­те ме­ня­ет­ся мо­но­тон­но, мы за­клю­ча­ем, что H=H в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка . Это и, зна­чит, что A C \perp B D .

Раз­вер­нем те­перь тет­ра­эдр так, чтобы диа­го­на­ли AC и BD ока­за­лись го­ри­зон­таль­ны­ми, и по­смот­рим на тет­ра­эдр свер­ху. Мы уви­дим фак­ти­че­ски про­ек­цию этого тет­ра­эд­ра на го­ри­зон­таль­ную плос­кость  — че­ты­рех­уголь­ник ABCD. Про­из­ве­де­ние A C умно­жить на B D равно удво­ен­ной пло­ща­ди этого че­ты­рех­уголь­ни­ка. Грани тет­ра­эд­ра при про­ек­ти­ро­ва­нии в эту плос­кость два­жды на­кры­ва­ют че­ты­рех­уголь­ник ABCD, по­это­му пло­щадь по­верх­но­сти тет­ра­эд­ра боль­ше пло­ща­ди че­ты­рех­уголь­ни­ка.

Впро­чем, конец ре­ше­ния можно офор­мить, не опи­ра­ясь на про­стран­ствен­ное во­об­ра­же­ние. За­ме­тим, что

S_A B D плюс S_C B D= дробь: чис­ли­тель: A H умно­жить на B D, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: C H умно­жить на B D, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: B D левая круг­лая скоб­ка A H плюс C H пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше дробь: чис­ли­тель: B D умно­жить на A C, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Ана­ло­гич­но уста­нав­ли­ва­ет­ся, что сумма пло­ща­дей двух дру­гих гра­ней также боль­ше  дробь: чис­ли­тель: A C умно­жить на B D, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , чтд.