Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 505803
i

Бо­ко­вые рёбра пра­виль­ной тре­уголь­ной пи­ра­ми­ды SABC на­кло­не­ны к плос­ко­сти ос­но­ва­ния под углом 45 гра­ду­сов. Шар ка­са­ет­ся плос­ко­сти ос­но­ва­ния ABC в точке A и, кроме того, ка­са­ет­ся впи­сан­но­го в пи­ра­ми­ду шара. Через центр пер­во­го шара и вы­со­ту BD ос­но­ва­ния про­ве­де­на плос­кость. Найти угол на­кло­на этой плос­ко­сти к плос­ко­сти ос­но­ва­ния.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Будем счи­тать, что ребро ос­но­ва­ния пи­ра­ми­ды равно 6. Тогда вы­со­та ос­но­ва­ния равна 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , по­это­му  дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ее равны 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та и это рано вы­со­те пи­ра­ми­ды (сле­ду­ет из на­кло­на бо­ко­во­го ребра). Те­перь вве­дем ко­ор­ди­на­ты с на­ча­лом в A, осью x вдоль AB и осью z па­рал­лель­ной вы­со­те пи­ра­ми­ды. Тогда A левая круг­лая скоб­ка 0;0;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , B левая круг­лая скоб­ка 3; 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка , C левая круг­лая скоб­ка 6; 0; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка , S левая круг­лая скоб­ка 3; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка , D левая круг­лая скоб­ка 3; 0; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Плос­кость ADC имеет урав­не­ние 2y минус z=0. Обо­зна­чим ра­ди­ус впи­сан­но­го шара за r, а его центр за I левая круг­лая скоб­ка 3; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ;r пра­вая круг­лая скоб­ка . При­рав­ня­ем рас­сто­я­ния от I до ADC и ос­но­ва­ния пи­ра­ми­ды, по­лу­чим r=\left| дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус r, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та конец дроби |, от­ку­да r= дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та плюс 1 конец дроби .

Пусть O  — центр боль­шо­го шара, R  — его ра­ди­ус. Тогда ко­ор­ди­на­ты цен­тра  левая круг­лая скоб­ка 0; 0; R пра­вая круг­лая скоб­ка .

Пусть M  — ос­но­ва­ние вы­со­ты пи­ра­ми­ды. Рас­смот­рим пря­мо­уголь­ную тра­пе­цию OIMA, в ко­то­рой OI=r плюс R. Опу­стим вы­со­ту из I на OA и на­пи­шем тео­ре­му Пи­фа­го­ра  левая круг­лая скоб­ка R плюс r пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = левая круг­лая скоб­ка R минус r пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс 12, от­ку­да Rr=3, R= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

 

Оче­вид­но, плос­кость пе­ре­се­ка­ет­ся с плос­ко­стью ос­но­ва­ния по BD, при­чем AD\perp BD, от­ку­да и OD\perp BD. По­это­му

\angle левая круг­лая скоб­ка ABC,BDO пра­вая круг­лая скоб­ка =\angle левая круг­лая скоб­ка AD,OD пра­вая круг­лая скоб­ка =\angle ADO= арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: AO, зна­ме­на­тель: AD конец дроби = арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: R, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

Ответ:  арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ.2
Ре­ше­ние со­дер­жит обос­но­ван­ный пе­ре­ход к пла­ни­мет­ри­че­ской за­да­че, но по­лу­чен не­вер­ный ответ или ре­ше­ние не за­кон­че­но

ИЛИ

при пра­виль­ном от­ве­те ре­ше­ние не­до­ста­точ­но обос­но­ва­но.

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше.0
Источник: А. Ларин: Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 75
Методы геометрии: Ис­поль­зо­ва­ние век­то­ров, Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Впи­сан­ный шар, Пра­виль­ная тре­уголь­ная пи­ра­ми­да, Угол между плос­ко­стя­ми, Шар