Задание 14 из ЕГЭ по математике 2.06.2017
На ребрах
и
треугольной пирамиды
отмечены точки
и
так, что
. Точки
и
- середины ребер
и
соответственно.
а) Докажите, что точки
и
лежат в одной плоскости.
б) Найдите отношение объемов многогранников, на которые плоскость
разбивает пирамиду.
Решение. показать

а) Соединим точки
и
.Так как
(по условию), следовательно,
(1), следовательно, треугольник
подобен треугольнику
по двум сторонам и углу между ними. Отсюда
.
Точки
и
- середины ребер
и
соответственно, следовательно, отрезок
- средняя линия треугольника
, отсюда
.

Следовательно,
. Две параллельные прямые лежат в одной плоскости, следовательно, точки
и
лежат в одной плоскости.
б) Объем произвольной пирамиды находится по формуле:

, где
- площадь произвольной грани, и
- высота, проведенная к этой грани.
Рассмотрим многогранник
и выразим его объем через объем пирамиды
. Для этого разобьем этот многогранник на две пирамиды: 

рис.1
и
:

рис.2
Выразим объем пирамиды
через объем пирамиды
. (рис.1)
Площадь основания этой пирамиды - это площадь четырехугольника
. Так как
,
. Следовательно, площадь четырехугольника
составляет
от площади треугольника
. Высота пирамиды
, проведенная из вершины
равна половине высоты пирамиды
, проведенной из вершины
. Следовательно, объем пирамиды
составляет
объема пирамиды
.
Рассмотрим пирамиду
(рис.2)
Пусть основание этой пирамиды - треугольник
, а высота проведена из вершины
. Найдем, какую часть от площади треугольника
составляет площадь треугольника
:



Следовательно, 
Высота пирамиды
, проведенная из вершины
равна половине высоты пирамиды
, проведенной из вершины
, следовательно, объем пирамиды
составляет
объема пирамиды
.
Отсюда объем многогранника
, равный сумме объемов пирамиды
и
составляет
объема пирамиды
.
Следовательно, отношение объемов многогранников, на которые плоскость
разбивает пирамиду
равно
.
Ответ:
.
И.В. Фельдман, репетитор по математике