Rozwiązanie (I sposób)
Rozważamy kwadrat
EFGH
. Niech
T
oznacza punkt przecięcia przedłużeń odcinków
QR
i
EF
(zobacz rysunek).
Trójkąty prostokątne
RFT
i
RGQ
są podobne na mocy cechy kkk. Stąd wynika, że
|FT| =10
Teraz rozważamy kwadrat
ABFE
(zobacz rysunek).
Trójkąty prostokątne
ABS
i
TFS
są podobne na mocy cechy kkk. Możemy więc zapisać
równanie
Rozwiązujemy to równanie
Zatem długość szukanego odcinka
BS
jest równa
9.
Ponieważ punkty
B
i
D
leżą
symetrycznie względem płaszczyzny
ACGE, więc
|DP| = |BS| = 9
Rozwiązanie (II sposób)
Rysujemy przekątne
AC, BD, EG
oraz łączymy punkty
P
i
S. Oznaczmy kolejno:
W - środek odcinka
PS,
W1 - punkt przecięcia przekątnych
AC
i
BD,
T - środek odcinka
QR
(zobacz rysunek).
Niech ponadto
T1
będzie takim punktem przekątnej
AC,
że
GT = CT1.
Zauważamy, że
DP = BS co wynika, z symetrii względem płaszczyzny
ACGE.
Zatem
czworokąt
BSPD
jest prostokątem.
Stąd wynika, że prosta przechodząca przez środki boków
tego prostokąta - punkty
W
i
W1 - jest prostopadła do płaszczyzny
ABCD.
Ponadto, prosta
przechodząca przez punkty
T
i
T1
jest także prostopadła do tej płaszczyzny.
Zauważamy, że
punkty:
A, W, W1, T
i
T1
leżą w jednej płaszczyźnie - jest nią płaszczyzna
ACGE.
Na
mocy cechy kkk, trójkąty prostokątne
AWW1
i
ATT1
są podobne, więc możemy zapisać
równość
skąd wynika, że
Ponieważ
oraz
więc
Oczywiście