Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Дана пря­мая приз­ма, в ос­но­ва­нии ко­то­рой рав­но­бед­рен­ная тра­пе­ция с ос­но­ва­ни­я­ми AD  =  5 и BC  =  4. Точка M делит ребро A1D1 в от­но­ше­нии A_1M : MD_1 = 1 : 4, точка K  — се­ре­ди­на DD1.

a)  До­ка­жи­те, что плос­кость MCK делит от­ре­зок BB1 по­по­лам.

б)  Най­ди­те пло­щадь се­че­ния приз­мы плос­ко­стью MKC, если \angle A D C=60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка , a \angle M K C =90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть точка M1 делит ребро AD в от­но­ше­нии AM_1 : M_1D = 1 : 4, тогда

BC  =  M1D  =  MD1  =  B1C1  =  4

и мно­го­гран­ник M1BCDMB1C1D1  — па­рал­ле­ле­пи­пед. Пусть плос­кость MCK пе­ре­се­ка­ет ребро BB1 в не­ко­то­рой точке N. Про­ти­во­по­лож­ные грани па­рал­ле­ле­пи­пе­да па­рал­лель­ны, по­это­му па­рал­лель­ны пря­мые KM и CN, по ко­то­рым эти грани пе­ре­се­че­ны плос­ко­стью се­че­ния. От­рез­ки KM и CN равны как от­рез­ки па­рал­лель­ных пря­мых, за­клю­чен­ные между па­рал­лель­ны­ми плос­ко­стя­ми. Сле­до­ва­тель­но, пря­мо­уголь­ные тре­уголь­ни­ки CNB и MKD1 равны по ка­те­ту и ги­по­те­ну­зе: BC  =  MD1 и CN  =  MK. Тогда

BN=KD_1= дробь: чис­ли­тель: DD1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: BB1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

а зна­чит, точка N  — се­ре­ди­на ребра BB1. Это и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

 

б)  По­стро­им се­че­ние приз­мы плос­ко­стью MKC. В плос­ко­сти ADD1 про­длим пря­мую MK до пе­ре­се­че­ния с пря­мой AA1. Точку их пе­ре­се­че­ния обо­зна­чим E. В плос­ко­сти ABB1 точку пе­ре­се­че­ния пря­мой EN и ребра A1B1 обо­зна­чим L. Пя­ти­уголь­ник CKMLN яв­ля­ет­ся ис­ко­мым се­че­ни­ем.

Най­дем длину бо­ко­вой сто­ро­ны тра­пе­ции ABCD:

CD= дробь: чис­ли­тель: AD минус BC, зна­ме­на­тель: 2 ко­си­нус \widehatADC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 5 минус 4, зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на ко­си­нус 60 гра­ду­сов конец дроби =1.

Вы­со­та тра­пе­ции CH= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из 3 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , от­ре­зок HD= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Пря­мая CH пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мым AD и DD1, а по­то­му по при­зна­ку пер­пен­ди­ку­ляр­но­сти пря­мой и плос­ко­сти вы­со­та CH тра­пе­ции ABCD яв­ля­ет­ся пер­пен­ди­ку­ля­ром к плос­ко­сти ADD1. Пря­мая MK пер­пен­ди­ку­ляр­на на­клон­ной CK по усло­вию, тогда по тео­ре­ме о трёх пер­пен­ди­ку­ля­рах про­ек­ция HK также пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мой MK. По­лу­ча­ем, что:

 \angle HKD=180 гра­ду­сов минус \angle HKM минус \angle MKD_1=90 гра­ду­сов минус \angle MKD_1=\angle KMD.

Тогда пря­мо­уголь­ные тре­уголь­ни­ки HKD и KMD по­доб­ны и

 дробь: чис­ли­тель: KD_1, зна­ме­на­тель: MD_1 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: HD, зна­ме­на­тель: KD конец дроби \Rightarrow KD умно­жить на KD_1=MD_1 умно­жить на HD \Rightarrow KD в квад­ра­те =4 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \Rightarrow KD= ко­рень из 2 .

По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра для пря­мо­уголь­ных тре­уголь­ни­ков MKD1 и CDK на­хо­дим, что

MK= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 16 плюс 2 конец ар­гу­мен­та =3 ко­рень из 2 , CK= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 плюс 2 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из 3 .

Пря­мо­уголь­ные тре­уголь­ни­ки MKD1 и MEA1 по­доб­ны по двум углам: углы KMD1 и EMA1 равны как вер­ти­каль­ные. Пря­мо­уголь­ные тре­уголь­ни­ки LNB1 и LEA1 также по­доб­ны. Из по­до­бий по­лу­ча­ем:

 дробь: чис­ли­тель: EL, зна­ме­на­тель: LN конец дроби = дробь: чис­ли­тель: A_1E, зна­ме­на­тель: NB_1 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: A_1E, зна­ме­на­тель: KD_1 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: EM, зна­ме­на­тель: KM конец дроби = дробь: чис­ли­тель: A_1M, зна­ме­на­тель: MD_1 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ,

тогда EM= дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из 2 , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби , LN= дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби EN.

За­ме­тим, что па­рал­ле­ло­грамм CKMN яв­ля­ет­ся пря­мо­уголь­ни­ком, и вы­чис­лим пло­щадь се­че­ния:

S_CKMLN=S_CKMN плюс S_MLN=S_CKMN плюс дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби умно­жить на S_EMN=
=CK умно­жить на KM плюс дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: EM умно­жить на NM, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = ко­рень из 3 умно­жить на 3 ко­рень из 2 плюс дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из 2 , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на ко­рень из 3 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 33 ко­рень из 6 , зна­ме­на­тель: 10 конец дроби .

 

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: 33 ко­рень из 6 , зна­ме­на­тель: 10 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

Аналоги к заданию № 642779: 643676 643716 673601 Все

Источники:
Методы геометрии: Тео­ре­ма о трёх пер­пен­ди­ку­ля­рах, Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: Пло­щадь се­че­ния, Пря­мая че­ты­рех­уголь­ная приз­ма, Се­че­ние, про­хо­дя­щее через три точки, Де­ле­ние от­рез­ка