Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 646482
i

Дан ци­линдр с цен­тра­ми ниж­не­го и верх­не­го ос­но­ва­ний O1 и O2 со­от­вет­ствен­но. Объём ци­лин­дра, равен  Пи ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та . На окруж­но­сти ниж­не­го ос­но­ва­ния вы­бра­ны точки А и В, а на бо­ко­вой по­верх­но­сти вы­бра­на, точка С, рав­но­удалённая от ос­но­ва­ний.

а)  До­ка­жи­те, что объём тет­ра­эд­ра O1ABC не пре­вос­хо­дит  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

б)  Най­ди­те рас­сто­я­ние между пря­мы­ми AO1 и CO2, если от­рез­ки BO2 и CO1 пе­ре­се­ка­ют­ся, \angle A O_1 B = 120 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка и \angle O_2 C A = 90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть вы­со­та ци­лин­дра равна H, а ра­ди­ус ос­но­ва­ния R. Тогда его объем V= Пи R в квад­ра­те H= Пи ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , сле­до­ва­тель­но, R в квад­ра­те H= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та . За­ме­тим, что, так как точка C рав­но­уда­ле­на от ос­но­ва­ний ци­лин­дра, то вы­со­та тет­ра­эд­ра O1ABC равна  дробь: чис­ли­тель: H, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . При этом пло­щадь ос­но­ва­ния

S_AO_1B= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби R в квад­ра­те синус \angle AO_1B мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби R в квад­ра­те ,

сле­до­ва­тель­но,

V_O_1ABC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S_AO_1B дробь: чис­ли­тель: H, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 12 конец дроби R в квад­ра­те H= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

б)  Рас­сто­я­ние между скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся пря­мы­ми равно рас­сто­я­нию от одной из них до плос­ко­сти про­хо­дя­щей па­рал­лель­но ей через вто­рую пря­мую. Пусть точки A2 и B2 лежат на окруж­но­сти верх­не­го ос­но­ва­ния так что AA2 и BB2  — об­ра­зу­ю­щие ци­лин­дра. Тогда пря­мые AO1 и A2O2  — па­рал­лель­ны, сле­до­ва­тель­но, ис­ко­мое рас­сто­я­ние равно рас­сто­я­нию от пря­мой AO1 до плос­ко­сти CA2O2. На­при­мер, HO1  — длине вы­со­ты пи­ра­ми­ды O1CA2O2 опу­щен­ной из вер­ши­ны O1 на плос­кость CA2O2. Из тре­уголь­ни­ка AO1B и пря­мо­уголь­ных тре­уголь­ни­ков ABC, BCO1 и AСO2 на­хо­дим: AB= A_2B_2=R ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ,

AC=A_2C= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: AB в квад­ра­те плюс BC в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3R в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: H в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби конец ар­гу­мен­та ,

O_1C=O_2C= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: O_1B в квад­ра­те плюс BC в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: R в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: H в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби конец ар­гу­мен­та ,

AO_2= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: AC в квад­ра­те плюс O_2C в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4R в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: H в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та .

С дру­гой сто­ро­ны, из пря­мо­уголь­но­го тре­уголь­ни­ка AO1O2 по­лу­ча­ем:

AO_2= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: AO в квад­ра­те плюс O_1O_2 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: R в квад­ра­те плюс H в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та .

Таким об­ра­зом,

4R в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: H в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =R в квад­ра­те плюс H в квад­ра­те рав­но­силь­но 3R в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: H в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби рав­но­силь­но H=R ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та ,

сле­до­ва­тель­но, учи­ты­вая п. а) R в квад­ра­те H=R в квад­ра­те ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , то есть R = 1, H= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та .

Вы­чис­лим объем пи­ра­ми­ды O1CA2O2, счи­тая тре­уголь­ник O1O2A2 ос­но­ва­ни­ем. Пря­мые BB1 и O1O2 па­рал­лель­ны и пер­пен­ди­ку­ляр­ны ос­но­ва­нию, вы­со­та hC, опу­щен­ная из вер­ши­ны С, равна вы­со­те тре­уголь­ни­ка AO1B1, опу­щен­ной из вер­ши­ны B. Таким об­ра­зом,

h_C=BO_1 синус левая круг­лая скоб­ка 180 гра­ду­сов минус \angle AO_1B пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

S_O_1O_2A_2= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби HR= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

V_O_1CA_2O_2= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S_O_1O_2A_2h_C= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Под­став­ляя зна­че­ния R и H, по­лу­ча­ем O_2C= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , A_2C= дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . При по­мо­щи фор­му­лы Ге­ро­на вы­чис­лим пло­щадь тре­уголь­ни­ка CA2O2: S_CA_2O_2= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби . Тогда

H_O_1= дробь: чис­ли­тель: 3V_O_1CA_2O2, зна­ме­на­тель: S_CA_2O_2 конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та .

Ответ: б)  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та .

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 № 438
Методы геометрии: Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: Рас­сто­я­ние между скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся пря­мы­ми, Ци­линдр, Ком­би­на­ции мно­го­гран­ни­ков с ци­лин­дром и ко­ну­сом, Объем тела
Источник/автор: Артур Анищенко