На боковых ребрах AD, BD и CD тетраэдра ABCD взяты, соответственно, точки A1, B1, C1 такие, что плоскость A1B1C1 параллельна основанию АВС. Точка D1 лежит в основании. Докажите, что объем тетраэдра A1B1C1D1 не превосходит где V — объем тетраэдра ABCD.
Из условия параллельности плоскостей A1B1C1 и ABC следует, что тетраэдры A1B1C1D и ABCD подобны. Пусть x — коэффициент подобия этих тетраэдров и h — высота тетраэдра ABCD из точки D. Тогда h − xh — высота тетраэдра A1B1C1D1 из точки D1.
Поскольку площади оснований A1B1C1 и ABC тетраэдров A1B1C1D1 и ABCD относятся как x2, а высоты — как получаем задачу на максимум для функции Решая эту задачу с помощью производной находим критическую точку в которой достигается наибольшее значение (в другой критической точке так же, как и при очевидно, достигается наименьшее значение 0). Что требовалось доказать.