Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 627044
i

Ос­но­ва­ни­ем пря­мой приз­мы ABCDА1B1C1D1 яв­ля­ет­ся ромб с тупым углом B, рав­ным 120°. Все ребра этой приз­мы равны 10. Точки P и K  — се­ре­ди­ны ребер CC1 и CD со­от­вет­ствен­но.

а)  До­ка­жи­те, что пря­мые PK и PB1 вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ны.

б)  Най­ди­те угол между плос­ко­стя­ми PKB1 и C1B1B.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Вы­чис­лим сто­ро­ны тре­уголь­ни­ка B1PK:

B_1P= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: B_1C_1 в квад­ра­те плюс C_1P в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та =5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та ,\quad\quad\quad PK= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: CK в квад­ра­те плюс CP в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та =5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та ,\quad\quad\quad \angle BCK=60 гра­ду­сов,

BK=BC умно­жить на синус 60 гра­ду­сов =5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ,\quad\quad\quad B_1K= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: BK в квад­ра­те плюс BB_1 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та =5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та ,

B_1P в квад­ра­те плюс PK в квад­ра­те = левая круг­лая скоб­ка 5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка 5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = левая круг­лая скоб­ка 5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =B_1K.

Сле­до­ва­тель­но, по тео­ре­ме, об­рат­ной тео­ре­ме Пи­фа­го­ра, тре­уголь­ник B1PK  — пря­мо­уголь­ный, а зна­чит, пря­мые PK и PB1 вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ны.

б)  За­ме­тим, что B1P  — линия пе­ре­се­че­ния плос­ко­стей PKB1 и C1B1B. Из п. а), пря­мые PK и PB1 пер­пен­ди­ку­ляр­ны, в плос­ко­сти C1B1B из точки P вос­ста­но­вим пер­пен­ди­ку­ляр к пря­мой B1P, пусть он пе­ре­се­ка­ет B1C1 в точке Q. Тогда KPQ  — ли­ней­ный угол од­но­го из дву­гран­ных углов, об­ра­зо­ван­ных пе­ре­се­че­ни­ем плос­ко­стей PKB и C1B1B. Найдём его. Тре­уголь­ни­ки B1PC, PC1Q и B1PQ  — по­доб­ны, сле­до­ва­тель­но,

 дробь: чис­ли­тель: PQ, зна­ме­на­тель: B_1P конец дроби = дробь: чис­ли­тель: C_1Q, зна­ме­на­тель: C_1P конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,\quad\quad\quad PQ= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби B_1P= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та ,\quad\quad\quad C_1Q= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби C_1P= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

K_1Q в квад­ра­те =K_1C в квад­ра­те плюс C_1Q в квад­ра­те минус 2K_1C умно­жить на C_1Q ко­си­нус 120 гра­ду­сов = дробь: чис­ли­тель: 175, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ,

KQ в квад­ра­те =KK_1 в квад­ра­те плюс K_1Q в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 575, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Тогда по­лу­ча­ем:

KQ в квад­ра­те =KP в квад­ра­те плюс PQ в квад­ра­те минус 2KP умно­жить на PQ ко­си­нус \angle KPQ рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 575, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби =50 плюс дробь: чис­ли­тель: 125, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби минус 2 умно­жить на 5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­си­нус \angle KPQ рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 250, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = минус 25 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­си­нус \angle KPQ рав­но­силь­но ко­си­нус \angle KPQ= минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Сле­до­ва­тель­но, угол между плос­ко­стя­ми PKB1 и C1B1B равен  арк­ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

 

Ответ: б)  арк­ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та a) и обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б)3
По­лу­чен обос­но­ван­ный ответ в пунк­те б)

ИЛИ

име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а) и при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки

2
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а)

ИЛИ

при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки,

ИЛИ

обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б) с ис­поль­зо­ва­ни­ем утвер­жде­ния пунк­та а), при этом пункт а) не вы­пол­нен

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, при­ведённых выше0
Мак­си­маль­ный балл3
Источник: А. Ларин. Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 383
Методы геометрии: Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра, Тео­ре­ма ко­си­ну­сов
Классификатор стереометрии: Пер­пен­ди­ку­ляр­ность пря­мых, Угол между плос­ко­стя­ми, Пра­виль­ная четырёхуголь­ная приз­ма