а) Чтобы доказать подобие треугольников DBD1 и ABC, воспользуемся критерием подобия треугольников по двум углам.
Так как плоскость, проходящая через точку D параллельна прямой AC, то прямая DD1 параллельна AC. Из свойства параллельности следует, что угол BDD1 равен углу BAC (как соответственные углы при параллельных прямых и секущей AB).
Угол DBD1 совпадает с углом ABC, так как оба угла возникают как углы между линиями BD и DD1 в первом случае и BC во втором.
Из равенства двух углов (BDD1 = BAC и DBD1 = ABC) следует, что треугольник DBD1 подобен треугольнику ABC по первому признаку подобия треугольников (два угла одного треугольника равны двум углам другого).
б) Поскольку треугольники DBD1 и ABC подобны, стороны этих треугольников пропорциональны.
Из условия BD:BA = 1:3 следует, что BD = 1/4 AB и AD = 3/4 AB. Поскольку DD1 параллельно AC и разделяет сторону AB в отношении 1:3, сторона BC также будет разделена в точке D1 в том же соотношении. То есть BD1 = 1/4 BC и CD1 = 3/4 BC.
Из подобия треугольников:
DB/AB = DD1/AC = BD1/BC.
Пусть x = AC, тогда DD1 = 4 = BD1/BC AC = (1/4 BC) / BC x = 1/4 x.
Отсюда:
4 = 1/4 x,
x = 4 * 4 = 16 см.
Таким образом, длина AC равна 16 см.