Все грани куба - квадраты. Диагональ квадрата равна а√2.
Диагональ куба - а√3.
а) расстояние от вершины В₁:
до ребер, лежащих с вершиной В₁ в одной грани (ребра А₁D₁, C₁D₁, AB, BC, AA₁, CC₁) равно длине ребра - а (синие отрезки);
до ребер AD, DD₁ и DC равно диагонали квадрата - а√2 (зеленые отрезки);
до трех остальных ребер - В₁А, В₁В и В₁С - равно нулю.
б) до вершин, лежащих с вершиной В₁ на одном ребре (вершины А₁, В₁, С₁) равно длине ребра - а (синие отрезки);
до вершин А, С, D₁ равно диагонали квадрата а√2 (зеленые отрезки);
до вершины D равно длине диагонали куба - а√3.
Искомая площадь - сумма площадей двух сегментов круга, отсекаемых от него ромбом.
Угол СТО опирается на диаметр и равен 90º
Расстояние от точки до прямой - длина отрезка из этой точки, перпендикулярного к этой прямой.
ОТ ⊥ ВС и является расстоянием от О до ВС.
ТО=3 см ( расстояние от точки до прямой - перпендикуляр)
Формула площади сегмента ромба:
S=0,5R²[(πα/180º)-sin α],
где R радиус круга, α - угол сегмента в градусах, π≈3,14
∆ ВОС~∆ ВОТ ( прямоугольные с общим углом при В)
∠ВОТ=∠ВСО
tg∠ВОТ=ВТ:ТО=√3:3=1/√3. Это тангенс 30º
∆ ТО1С равнобедренный.
∠ ТСО₁=∠ СТО₁
∠ ТО₁С=180-2∠ТСО₁
Отсюда ∠ТО₁С=180º-2*30º=120º
Из ∆ ТОС
ОС=ТО:sin30º=3:0,5=6 см
R=ОС:2=3 см
Сумма площадей 2-х сегментов
S=R²[(πα/180º)-sin α],
sin 120º=√3/2
Подставим найденные величины:
S=3²[(π120º/180º)-√3/2]
S=6π-9√3)/2
S=6π-4,5√3≈11,055 см²
-------
В приложении решение дано несколько иное, хотя принцип тот же.
из вершины прямого угла В проведен перпендикуляр ВК к стороне АС. -это высота h
h=BK
по теореме Пифагора гипотенуза
AC^2=AB^2+BC^2 = 15^2+20^2=625
AC = 25 см
есть две формулы площади
S=1/2*AB*BC
S=1/2*BK*AC
приравняем S
1/2*AB*BC =1/2*BK*AC
BK = AB*BC /AC = 15*20 / 25 =12
имеем точку D вне плоскости
BK - перпендикуляр к прямой АС (по условию)
BD - перпендикуляр к плоскости (по условию), а значит перпендикуляр к АС
соединим точки К и D - получим отрезок DK - это наклонная к плоскости с проекцией ВК
по теореме О ТРЕХ перпендикулярах - DK тоже перпендикуляр к АС
а раз это перпендикуляр - значит кратчайшее расстояние от т. D до гипотенузы АС
ну все -треугольник DBK - прямоугольный - угол <DBK =90
тогда по теорме Пифагора
DK^2 = BD^2+BK^2 = 16^2+12^2=400
DK = 20 см
ОТВЕТ 20 см