Question

В цилиндре на окружности нижнего основания отмечены точки А и В, на окружности верхнего основания отмечены точки В1 и С1 так, что ВВ1 является образующей, перпендикулярной основаниям, а АС1 пересекает ось цилиндра.
А) Докажите, что прямые АВ и В1С1 перпендикулярны
Б) Найдите угол между прямой АС1 и ВВ1, если АВ=3, В1С1=4, ВВ1=1
Только распишите

Answer 1

а) Пусть $OO_1$ – ось цилиндра, проведем плоскость через прямые $AC_1$ и $OO_1$, обозначим точки A1 и C.
Заметим, что $(AA_1O)$ перпендикулярна основаниям, так как содержит $OO_1$, поэтому $AA_1subset (AA_1O)$ – образующая, перпендикулярная основаниям, тогда $AA_1 parallel BB_1$ и $AA_1 = BB_1$, $AA_1B_1B$ – прямоугольник, поэтому $AB = A_1B_1$ и $AB parallel A_1B_1$. 
Треугольник $A_1B_1C_1$ вписан в окружность верхнего основания и опирается на диаметр, значит, он прямоугольный и $A_1B_1 perp B_1C_1$, а значит, и $AB perp B_1C_1$, поскольку $AB parallel A_1B_1$.

б) Угол между скрещивающимися прямыми $AC_1$ и $BB_1$ равен $angle A_1AC_1$, т.к. $AA_1 parallel BB_1$. 
Рассмотрим прямоугольный треугольник $A_1B_1C_1$. В нем $B_1C_1 = 4$, $A_1B_1=AB=3$, тогда по теореме Пифагора $A_1C_1=5$.
В треугольнике $AA_1C_1$ $A_1A perp A_1C_1$ ($A_1C_1$ лежит в основании, $AA_1$ перпендикулярно основанию), $A_1A = BB_1 = 1$, тогда $mathop{mathrm{tg}}angle A_1AC_1 = A_1C_1/AA_1 = 5$; $angle A_1AC_1=mathop{mathrm{arctg}}5$.
Ответ: arctg 5.