Cho tứ diện đều \(SABC\). Gọi \(I\) là trung điểm của \(AB\). \(M\) là điểm di động trên \(AI\). Qua \(M\) vẽ mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) song song với \(\left( {SIC} \right)\). Thiết diện tạo bởi mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và tứ diện \(SABC\) là hình gì?             

a) b) Ta có \({I^\prime },I\) là trung điểm của \({B^\prime }{C^\prime }\) và \(BC\).

Suy ra \(I{I^\prime }\) là đường trung bình của hình bình hành \(B{B^\prime }{C^\prime }C\).

Suy ra \(I{I^\prime } = B{B^\prime }\) và \(I{I^\prime }//B{B^\prime }\).

Ta có \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{I{I^\prime }//A{A^\prime }\left( {//B{B^\prime }} \right)}\\{I{I^\prime } = A{A^\prime }\left( { = B{B^\prime }} \right)}\end{array}} \right.\)

\( \Rightarrow A{A^\prime }{I^\prime }I\) là hình bình hành. \( \Rightarrow AI//{A^\prime }{I^\prime }\).

c) Trong ( \(\left. {IA{A^\prime }{I^\prime }} \right)\), gọi \(E = A{I^\prime } \cap {A^\prime }I\).

Suy ra \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{E \in A{I^\prime };A{I^\prime } \subset \left( {A{B^\prime }{C^\prime }} \right)}\\{E \in {A^\prime }I}\end{array} \Rightarrow } \right.\) Suy ra \(E = {A^\prime }I \cap \left( {A{B^\prime }{C^\prime }} \right)\).

d) Tìm giao tuyến của \(\left( {A{B^\prime }{C^\prime }} \right)\) và \(\left( {{A^\prime }B{C^\prime }} \right)\).

Trong \(\left( {A{A^\prime }{B^\prime }B} \right)\), gọi \(F = A{B^\prime } \cap {A^\prime }B\).

Ta có \(E = A{I^\prime } \cap {A^\prime }I\).

\( \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{E \in A{I^\prime };A{I^\prime } \subset \left( {A{B^\prime }{C^\prime }} \right)}\\{E \in {A^\prime }I;{A^\prime }I \subset \left( {{A^\prime }B{C^\prime }} \right)}\end{array} \Rightarrow E \in \left( {A{B^\prime }{C^\prime }} \right) \cap \left( {{A^\prime }B{C^\prime }} \right)(2)} \right.\)

Từ (1) và (2) suy ra \(EF = \left( {A{B^\prime }{C^\prime }} \right) \cap \left( {{A^\prime }B{C^\prime }} \right)\).

Vì \(EF\) là đường trung bình của tam giác \(SAD\) nên \(EF//SD\). Vì \(EF\) không nằm trong mặt phẳng \((SCD)\) nên \(EF//(SCD)\).

Vì \(FG\) là đường trung bình của hình thang \(ABCD\) nên \(FG//CD\). Vì \(FG\) không nằm trong mặt phẳng \((SCD)\) nên \(FG//(SCD)\).

Mặt phẳng \((EFG)\) chứa hai đường thẳng cắt nhau \(EF\) và \(FG\) cùng song song với mặt phẳng \((SCD)\) nên mặt phẳng \((EFG)\) song song với mặt phẳng \((SCD)\).