Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 674024
i

Плос­кость α пе­ре­се­ка­ет плос­ко­сти ниж­не­го и верх­не­го ос­но­ва­ний ци­лин­дра по пря­мым ВС и AD со­от­вет­ствен­но, при­чем AD : BC  =  5 : 4, а ось ци­лин­дра  — в точке Е и делит от­ре­зок, со­еди­ня­ю­щий цен­тры ос­но­ва­ний ци­лин­дра, в от­но­ше­нии 2 : 1, счи­тая от ниж­не­го ос­но­ва­ния.

а)  Пря­мая DE пе­ре­се­ка­ет плос­кость ниж­не­го ос­но­ва­ния в точке Р. До­ка­жи­те, что бо­ко­вая по­верх­ность ци­лин­дра делит от­ре­зок DP в от­но­ше­нии 2 : 1.

б)  Най­ди­те пло­щадь се­че­ния ци­лин­дра плос­ко­стью α, если ра­ди­ус ос­но­ва­ния ци­лин­дра равен  ко­рень из 7 , а вы­со­та ци­лин­дра равна  ко­рень из 6 .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть пря­мая DP пе­ре­се­ка­ет по­верх­ность ци­лин­дра в точке T. Пусть также точка M  — се­ре­ди­на от­рез­ка AD, точка N  — се­ре­ди­на BC, точки O1 и O2  — цен­тры верх­не­го и ниж­не­го ос­но­ва­ний ци­лин­дра со­от­вет­ствен­но. Пусть D1 и T1  — про­ек­ции точек D и T на ниж­нее ос­но­ва­ние.

Тре­уголь­ни­ки DO1E и PO2E по­доб­ны, при­чем

 DO_1 : PO_2 = O_1E : O_2E = 1 : 2,

и тогда  PT_1 = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби T_1D_1. Сле­до­ва­тель­но,

 PT : TD = PT_1 : T_1D_1 = 1 : 2.

б)  Най­дем угол на­кло­на плос­ко­сти α к плос­ко­сти ос­но­ва­ния ци­лин­дра. Пусть он равен φ. Из усло­вия  дробь: чис­ли­тель: MO_1, зна­ме­на­тель: NO_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,  AM = 5x,  BN = 4x. Тогда:

 дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 минус 25x в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 минус 16x в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби рав­но­силь­но 28 минус 100x в квад­ра­те = 7 минус 16x в квад­ра­те рав­но­силь­но 84x в квад­ра­те = 21 рав­но­силь­но 4x в квад­ра­те = 1 рав­но­силь­но x в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби рав­но­силь­но x = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Далее  NO_2 = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 минус 4 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та и  O_2E = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби O_2O_1 = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . Сле­до­ва­тель­но,

 тан­генс \varphi = дробь: чис­ли­тель: O_2E, зна­ме­на­тель: O_2N конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

от­ку­да  ко­си­нус \varphi = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 17 конец дроби .

Пло­щадь се­че­ния равна пло­ща­ди ее про­ек­ции, де­лен­ной на  ко­си­нус \varphi и

 S_про­ек­ции = S_A_1O_2D_1 плюс S_O_2BC плюс 2 S_сек­то­ра A_1O_2B.

Далее  M_1O_2 = MO_1 = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби NO_2 = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , зна­чит,  M_1N = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра:

 A_1B в квад­ра­те = M_1N в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: A_1D_1 минус BC, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 27, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = 7,

то есть  A_1B = A_1O_2 = O_2B = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та , а от­сю­да  \angle A_1O_2B = 60 гра­ду­сов . По­сле­до­ва­тель­но на­хо­дим пло­ща­ди:

 S_сек­то­ра A_1O_2B = дробь: чис­ли­тель: 360 гра­ду­сов , зна­ме­на­тель: 60 гра­ду­сов конец дроби умно­жить на Пи умно­жить на левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби ,

 S_A_1O_2D_1 = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 5 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ,

 S_O_2BC = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 4 умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та = 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ,

 S_про­ек­ции = дробь: чис­ли­тель: 5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 28 Пи плюс 39 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

Окон­ча­тель­но по­лу­ча­ем пло­щадь се­че­ния:

 S_сеч = дробь: чис­ли­тель: S_про­ек­ции, зна­ме­на­тель: ко­си­нус \varphi конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та левая круг­лая скоб­ка 28 Пи плюс 39 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 36 конец дроби .

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та левая круг­лая скоб­ка 28 Пи плюс 39 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 36 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 № 488
Классификатор стереометрии: Пло­щадь се­че­ния, Де­ле­ние от­рез­ка, Ци­линдр