Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 667677
i

B ос­но­ва­нии па­рал­ле­ле­пи­пе­да ABCDA1B1C1D1 лежит ромб с диа­го­на­ля­ми  AC=2,  BD = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , пе­ре­се­ка­ю­щи­ми­ся в точке О. Ребро AA1 на­кло­не­но к плос­ко­сти ос­но­ва­ния под углом 45°, а вер­ши­на A1 ор­то­го­наль­но про­еци­ру­ет­ся в точку O. Через точку A1 пер­пен­ди­ку­ляр­но бо­ко­вым реб­рам про­хо­дит плос­кость  альфа .

а)  До­ка­жи­те, что се­че­ние приз­мы плос­ко­стью  альфа   — квад­рат.

б)  Най­ди­те от­но­ше­ние, в ко­то­ром плос­кость  альфа делит объем приз­мы.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  За­ме­тим, что AO  =  1, по­это­му в пря­мо­уголь­ном и рав­но­бед­рен­ном тре­уголь­ни­ке AOA1 имеем: A1O  =  1, и по тео­ре­ме Пи­фа­го­ра  AA_1= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та . Пусть плос­кость  альфа пе­ре­се­ка­ет ребро BB1 в точке K, ребро DD1 в точке M и ребро CC1 в точке  L со­от­вет­ствен­но. По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра из тре­уголь­ни­ков DOA1 и BOA1 по­лу­ча­ем

 A_1D=A_1B= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: A_1O в квад­ра­те плюс BO в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Тогда A1M  — вы­со­та в рав­но­бед­рен­ном тре­уголь­ни­ке A1D1D, от­ку­да  DM=MD_1= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,  A_1M=A_1K=1. За­ме­тим, что ML  — вы­со­та па­рал­ле­ло­грам­ма DD1C1C, зна­чит, ML  =  A1M  =  1. Кроме того,  KM=BD= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , от­ку­да  \angle KA_1M=90 гра­ду­сов, то есть A1KLM  — ромб с углом 90°, и, сле­до­ва­тель­но, A1KLM  — квад­рат.

 

б)  В рав­но­бед­рен­ном тре­уголь­ни­ке DD1C от­ре­зок ML яв­ля­ет­ся се­ре­дин­ным пер­пен­ди­ку­ля­ром, зна­чит, точка L сов­па­да­ет с точ­кой C.

Разо­бьем мно­го­гран­ник A1KMCC1B1D1 на три пи­ра­ми­ды, тогда по­лу­чим:

 V_A_1KMD_1B_1=V_C_1B_1D_1MK= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби A_1L умно­жить на S_B_1D_1MK= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби ,

 V_C_1KMC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на C_1C умно­жить на S_KML= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

Сло­жим по­лу­чен­ные объ­е­мы:

 V_A_1KMCC_1B_1D_1= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Итак,

 V_ABCDA_1B_1C_1D_1=A_1O умно­жить на S_ABCD=1 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 2 умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та ,

то есть плос­кость  альфа делит объём па­рал­ле­ле­пи­пе­да по­по­лам или в от­но­ше­нии 1 : 1.

 

Ответ: 1 : 1.

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 № 470
Методы геометрии: Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: Пря­мая приз­ма, Се­че­ние, па­рал­лель­ное или пер­пен­ди­ку­ляр­ное плос­ко­сти, Се­че­ние  — па­рал­ле­ло­грамм, Объем тела