Дана правильная призма KLMNK1L1M1N1 с основанием KLMN. Плоскости и перпендикулярны L1N и проходят через вершины K и N1 соответственно. Пусть A и B соответственно — точки пересечения плоскостей и с диагональю L1N, при этом AN < BN.
а) Найдите отношение L1B : AN.
б) Пусть дополнительно известно, что некоторая сфера радиуса касается всех боковых граней призмы, а также плоскостей и Найдите отрезок L1N и объём призмы KLMNK1L1M1N1.
а) Из соображений симметрии (относительно плоскости плоскость проходит через точку M — и, значит, через центр O грани KLMN. Отрезки и AN — проекции параллельных отрезков и NO на прямую причём Значит,
б) Поскольку сфера касается всех боковых граней призмы, её проекция на основание есть окружность, вписанная в это основание. Значит, Кроме того, и — это две параллельные плоскости, касающиеся сферы, поэтому расстояние между ними равно диаметру сферы, то есть единица. Так как перпендикулярен α, этим расстоянием является отрезок AB, поэтому
Обозначим Поскольку
и, следовательно, Тогда
Получаем уравнение откуда то есть поскольку Наконец, высота призмы равна
тогда объём призмы равен
Ответ: а) 2 : 1; б)