Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Ос­но­ва­ни­ем тре­уголь­ной приз­мы ABC1B1C1 яв­ля­ет­ся пра­виль­ный тре­уголь­ник ABC со сто­ро­ной 1, а бо­ко­вое ребро равно  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та . Диа­го­наль бо­ко­вой грани A1B пер­пен­ди­ку­ляр­на плос­ко­сти ос­но­ва­ния. Точка M  — се­ре­ди­на сто­ро­ны ВС.

а)  До­ка­жи­те, что пря­мые АМ и A1C пер­пен­ди­ку­ляр­ны.

б)  Най­ди­те рас­сто­я­ние между пря­мы­ми A1C и BC1.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  От­ре­зок AM яв­ля­ет­ся ме­ди­а­ной и вы­со­той ос­но­ва­ния, по­это­му со­дер­жа­щая его пря­мая АМ пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мой BC. Пря­мая BC яв­ля­ет­ся про­ек­ци­ей пря­мой A1C на плос­кость ос­но­ва­ния ABC. Сле­до­ва­тель­но, по тео­ре­ме о трех пер­пен­ди­ку­ля­рах пря­мые AM и A1C вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ны.

б)  В плос­ко­сти AA1C через точку С1 про­ве­дем пря­мую, па­рал­лель­ную пря­мой A1C. Пусть D  — точка пе­ре­се­че­ния этой пря­мой с пря­мой AC. Плос­кость B1D па­рал­лель­на пря­мой A1C и со­дер­жит пря­мую BC1, сле­до­ва­тель­но, рас­сто­я­ние между пря­мы­ми A1C и BC1 равно рас­сто­я­нию от точки C до плос­ко­сти BC1D. Най­дем его вы­чис­лив двумя спо­со­ба­ми объем пи­ра­ми­ды BCDC1. За­ме­тим, что:

A_1B= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: AA_1 в квад­ра­те минус AB в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та =1,

CD=A_1C_1=1,

C_1D=A_1C= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: A_1B в квад­ра­те плюс BC в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та ,

BC_1= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: A_1B плюс A_1C_1 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та .

Далее на­хо­дим: \angle BCD=180 гра­ду­сов минус \angle ACB=120 гра­ду­сов, от­ку­да по­лу­ча­ем пло­щадь тре­уголь­ни­ка BCD:

S_BCD= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби BC умно­жить на CD синус \angle BCD= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ,

а тогда V_BCDC_1= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

BD в квад­ра­те =CD в квад­ра­те плюс CB в квад­ра­те минус 2CD умно­жить на CB ко­си­нус \angle BCD= 3,

от­ку­да BD= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , по­это­му

h_C_1BD= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: BC_1 в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: BD, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Зна­чит,

 S_C_1BD= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби BD умно­жить на h_C_1BD= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Таким об­ра­зом, рас­сто­я­ние между пря­мы­ми A1C и BC1 равно

 d левая круг­лая скоб­ка C,BC_1D пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3V_BCDC_1, зна­ме­на­тель: S_C_1BD конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а), 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 № 436
Методы геометрии: Тео­ре­ма ко­си­ну­сов, Тео­ре­ма о трёх пер­пен­ди­ку­ля­рах, Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: Пер­пен­ди­ку­ляр­ность пря­мых, Рас­сто­я­ние между скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся пря­мы­ми, Тре­уголь­ная приз­ма