Проекция квадрата на плоскость грани ABCD является параллелограммом, а по теореме о трёх перпендикулярах – это даже прямоугольник KLM'N' (рис. слева).
Поскольку противоположные вершины прямоугольника лежат на противоположных сторонах квадрата, то центр прямоугольника лежит на пересечении средних линий квадрата, то есть совпадает с центром
Оквадрата
ABCD.
Окружность с центром
Ои диаметром, равным диагонали прямоугольника, пересекает каждую сторону квадрата не более чем в двух точках. Ясно, что возможны четыре вписанных в квадрат прямоугольника с этими вершинами: в двух из них диагонали прямоугольника параллельны диагоналям квадрата, в двух других прямоугольник является квадратом (рис справа). В нашей ситуации последнее невозможно, так как
KN' < KN = KL.
Пусть
KL = KN = a, AK = AN' = x, тогда
BK= 1 –
x (рис. слева). Из прямоугольного треугольника
KNN' a² = 2
x² + 1, а из прямоугольного треугольника
KBL a² = 2(1 –
x)² = 2 – 4
x+ 2
x². Отсюда 2 – 4
x= 1,
x= ¼. Значит,
SKLMN = a² =
9/
8.