Тип Д C1 № 1179 

Задачи по стереометрии. Метод координат
i
В четырёхугольной пирамиде PABCD найдите расстояние между: а) прямыми PA и CD; б) PD и CB; в) прямой, соединяющей середины рёбер BC и PD, и высотой пирамиды, опущенной из вершины P; г) прямой, соединяющей середины рёбер AB и BC, и высотой пирамиды, опущенной из вершины P, если в основании пирамиды лежит прямоугольник ABCD,
все боковые рёбра пирамиды равны 13.
Решение.
Пусть O — основание высоты пирамиды. Поскольку все боковые ребра пирамиды равны, то все прямоугольные треугольники POA, POB, POC, POD равны по катету и гипотенузе, следовательно,
то есть O — центр описанной окружности основания, точка пересечения диагоналей прямоугольника. При этом

поэтому

и

Пусть также
M,
K,
T,
H — середины ребер
AB,
BC,
CD,
AD соответственно.
а) Поскольку
получаем

Последний переход следует из того, что
и
поэтому
и потому AB перпендикулярно любой прямой (например высоте треугольника MPT), лежащей в этой плоскости. Далее

б) Решение аналогично предыдущему пункту. Поскольку
получаем

Последний переход следует из того, что
и
поэтому
и потому AD перпендикулярно любой прямой (например высоте треугольника HPK), лежащей в этой плоскости. Далее,

в) Введем координаты как показано на рисунке. Найдем координаты некоторых точек (E — середина PD):
как середина PD.
Значит, можно найти координаты векторов
и 
Найдем теперь координаты вектора, перпендикулярного двум данным. Пусть это вектор
тогда
и
Из первого уравнения находим
а для второго уравнения можно взять, например

Рассмотрим теперь плоскость, содержащую прямую KE и параллельную прямой PO. Вектор нормали этой плоскости должен быть перпендикулярен векторам
и
то есть пропорционален найденному нами вектору
Значит, ее уравнение имеет вид
Подставляя в это уравнение точку K, получаем
откуда
Итак, уравнение этой плоскости 
Осталось найти расстояние от какой-нибудь точки прямой OP (например, от O) до этой плоскости. Получим

г) Опустим из O перпендикуляр на MK. Поскольку он лежит в плоскости основания пирамиды, он перпендикулярен также PO. Значит, его длина и есть расстояние между прямыми. Поэтому оно равно

Ответ: а)
б)
в)
г) 
Критерии проверки:| Критерий | Балл |
|---|
| Обоснованно получены верные ответы в обоих пунктах | 2 |
| Дан верный ответ в пункте 1. ИЛИ Ход решения верный для обоих пунктов, но допущена вычислительная ошибка | 1 |
| Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
Источник: сайт Решу урок — стереометрия, задание №
364.