Пусть К - середина А₁В₁, Т - середина D₁C₁.
КВ₁С₁Т - прямоугольник (КВ₁║С₁Т, КВ₁ = С₁Т как половины равных ребер), значит КТ║В₁С₁.
Параллельные плоскости пересекаются секущей плоскостью по параллельным прямым. Сечение проходит через вершину В и пересекает плоскость АВС, значит линия пересечения должна быть параллельна КТ. Это прямая ВС.
ВКТС - искомое сечение.
Пусть ребро куба а. Тогда КС₁ = а/2.
Из прямоугольного треугольника КСС₁ по теореме Пифагора:
КС = √(СС₁² + КС₁²) = √(а² + а²/4) = √(5а²/4) = а√5/2
Sbktc = BC · KC = a · a√5/2 = a²√5/2
Sbktc = 9√5/2 по условию,
а²√5/2 = 9√5/2
а = 3.
Vкуба = а³ = 3³ = 27 ед. куб.
Аксиома 3: если две плоскости имеют общую точку, то значит они имеют общую прямую, по которой они пересекаются.
Вершины треугольника лежат на окружности, значит его углы вписанные. Вписанный угол равен половине градусной меры дуги, на которую он опирается. Значит дуга АВ равна удвоенной градусной мере угла С, опирающегося на эту дугу.
<C=180°-50°-45°=85°. Дуга АВ=85*2=170°.