Дан куб ABCDA1B1C1D1. Точки K, L и M лежат соответственно на прямых AD, CD и DD1, причём AK = 2, DK = 9, CL = 31, DL = 20, DM = 16, D1M = 5. Найти площадь сечения куба плоскостью, проходящей через точки K, L и M. Ответ округлить до целых.
Заметим, что (в нашем случае a = 11). Отсюда следует, что K лежит на самом ребре AD длиной a, а точки L и M — на продолжениях соответствующих рёбер.
Пусть M1 — точка пересечения прямых MK и A1D1, a L1 и K1 — точки пересечения прямой LK с прямыми AB и BC соответственно. Тогда:
Таким образом, L1 лежит на ребре AB, а K1 — за пределами куба.
Пусть N — такая точка на прямой B1C1, что отрезок NK1 параллелен MK. Тогда KM1NK1 — параллелограмм и
что больше 0, но меньше B1C1, т. е. точка N лежит внутри ребра B1C1. Пусть N1 — точка пересечения прямых NK1 и BB1. Тогда
Сечение представляет собой параллелограмм KM1NK1, от которого отрезан треугольник L1K1N1, а площадь сечения — разность площадей параллелограмма и треугольника. Так как
тo
Итак, вычислив площадь параллелограмма и умножив её на
мы получим площадь сечения.
Для вычисления площади параллелограмма KM1NK1 найдём координаты векторов и
в системе с осями X, Y, Z, направленными вдоль векторов
Координаты векторного произведения равны
Поэтому площади параллелограмма KM1NK1 и сечения равны, соответственно,
Ответ: 128.

