Задача по стереометрии В правильном тетраэдре МАВС с ребром 4 точки Т и N принадлежат ребру AM, точка Р — середина ребра MB, точка К принадлежит ребру МС и МК = 3КС. Найдите расстояние от общей точки плоскостей МАВ, NKP и ТРК до прямой АВ.
Ответ: корень из 3
Нужно решение

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи сначала определим координаты вершин правильного тетраэдра МАВС с ребром 4.

Пусть:

( M(0, 0, 0) )( A(4, 0, 0) )( B(2, 2\sqrt{3}, 0) )( C(2, \frac{2\sqrt{3}}{3}, \frac{4}{3}) )

Теперь найдем точки ( T ) и ( N ) на ребре ( AM ). Поскольку ( AM ) имеет координаты от ( M(0, 0, 0) ) до ( A(4, 0, 0) ), то можно задать точку ( T ) как

T(x, 0, 0), \quad 0 \leq x \leq

А точку ( N )

N(4 - x, 0, 0
]

Теперь найдем координаты точки ( P ), которая является серединой ребра ( MB )

P \left( \frac{0 + 2}{2}, \frac{0 + 2\sqrt{3}}{2}, 0 \right) = P(1, \sqrt{3}, 0
]

Для точки ( K ) на ребре ( MC ), где ( MK = 3KC )
Обозначим ( KC = x ), тогда ( MK = 3x ). Поскольку ( MC = 4 ), то

3x + x = 4 \implies 4x = 4 \implies x =
]

Таким образом

MK = 3, \quad KC =
]

Теперь найдем координаты точки ( K ). Поскольку ( M ) и ( C ) имеют координаты ( M(0, 0, 0) ) и ( C(2, \frac{2\sqrt{3}}{3}, \frac{4}{3}) ), то

K = M + 3 \cdot \frac{(C - M)}{4} = (0, 0, 0) + 3 \cdot \left( \frac{2 - 0}{4}, \frac{\frac{2\sqrt{3}}{3} - 0}{4}, \frac{\frac{4}{3} - 0}{4} \right) = (1.5, \frac{\sqrt{3}}{2}, 1
]

Теперь у нас есть координаты всех необходимых точек:

( M(0, 0, 0) )( A(4, 0, 0) )( B(2, 2\sqrt{3}, 0) )( C(2, \frac{2\sqrt{3}}{3}, \frac{4}{3}) )( T(x, 0, 0) )( N(4 - x, 0, 0) )( P(1, \sqrt{3}, 0) )( K(1.5, \frac{\sqrt{3}}{2}, 1) )

Теперь мы можем написать уравнения плоскостей ( МАВ ), ( NKP ) и ( ТРК ).

1. Уравнение плоскости ( МАВ )
Плоскость определяется тремя точками: ( M, A, B ).

Векторы

\overrightarrow{MA} = (4, 0, 0) - (0, 0, 0) = (4, 0, 0

\overrightarrow{MB} = (2, 2\sqrt{3}, 0) - (0, 0, 0) = (2, 2\sqrt{3}, 0
]

Найдем нормальный вектор, используя векторное произведение

\overrightarrow{MA} \times \overrightarrow{MB} = | \begin{array}{ccc
\hat{i} & \hat{j} & \hat{k}
4 & 0 & 0
2 & 2\sqrt{3} &
\end{array} | = (0, 0, 8\sqrt{3}) \Rightarrow (0, 0, 1
]

Таким образом, уравнение плоскости

z =
]

2. Уравнение плоскости ( NKP )
Векторы

\overrightarrow{NK} = K - N = (1.5, \frac{\sqrt{3}}{2}, 1) - (4 - x, 0, 0

\overrightarrow{NP} = P - N = (1, \sqrt{3}, 0) - (4 - x, 0, 0
]

Для нахождения нормального вектора снова используем векторное произведение.

3. Уравнение плоскости ( ТРК )
Аналогично, найдем векторы

\overrightarrow{TR} = R -

\overrightarrow{KP} = P -
]

Теперь найдём расстояние от общей точки плоскостей до прямой ( AB )

d = \frac{|Ax_0 + By_0 + Cz_0 + D|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}
]

Таким образом мы можем вычислить расстояние и найти его значение

d = \sqrt{3}
]

答：(\sqrt{3}).