Задача
Докажите, что все грани тетраэдра равны тогда и только тогда, когда они равновелики.
Решение
Достроим данный тетраэдр ABCD до параллелепипеда AKBLNDMC ( AN || KD || BM || LC ), проведя через его противоположные рёбра пары параллельных плоскостей (рис.1).
Если все грани тетраэдра ABCD равны, то они равновелики. Пусть все грани тетраэдра ABCD равновелики. Из середины G ребра AB опустим перпендикуляр GH на ребро CD (рис.1). Рассмотрим ортогональную проекцию PA1B1тетраэдра ABCD на плоскость, перпендикулярную CD , где P – проекции точек C , D и H ; A1– проекция вершины A , B1– проекция вершины B .
Из равенства площадей треугольников ADC и BDC , следует
равенство их высот, опущенных на общую сторону CD , а значит, и
равенство ортогональных проекций A1P и B1P этих высот на плоскость,
перпендикулярную CD . Поскольку проекция G1середины отрезка AB является серединой A1B1, медиана PG1равнобедренного треугольника A1B1P перпендикулярна основанию A1B1. Тогда по теореме о трёх
перпендикулярах GH
AB . Значит, общий перпендикуляр скрещивающихся
прямых AB и CD проходит через середину AB . Аналогично докажем, что
общий перпендикуляр скрещивающихся прямых AB и CD проходит через
середину CD .
Таким образом, отрезки, соединяющие середины противоположных рёбер тетраэдра ABCD , перпендикулярны этим ребрам, а значит, и граням параллелепипеда AKBLNDMC . Поэтому, параллелепипед AKBLNDMC – прямоугольный. Следовательно, все грани тетраэдра ABCD – равные треугольники, т.е. тетраэдр – равногранный.
Ответ
Ответ задачи отсутствует
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь