На ребрах AA1 и CC1 куба ABCDA1B1C1D1 отмечены соответственно точки E и F такие, что AE = 2A1E, CF = 2C1F. Через точки B, E и F проведена плоскость, делящая куб на две части. Найдите отношения объема части, содержащей точку B1, к объему всего куба.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] Для удобства будем считать, что куб единичный. Тогда отрезки AE и CF равны по $\frac{2}{3}$ В плоскости грани ABB1A1 продолжим прямую BE до пересечения с прямой A1B1, в плоскости грани BB1С1С продолжим прямую BF до пересечения с прямой B1C1. Полученные точки P и S лежат в одной плоскости грани A1B1C1D1. Соединяя их, получим точки M и N, как пересечения PS с ребрами A1D1 и D1C1 соответственно. Осталось соединить все точки, и в сечении получается пятиугольник BEMNF.
Треугольники A1PE и ABE подобны по 2 углам (∠PEA1 = ∠BEA, как вертикальные; ∠PA1E = ∠EAB = 90°), тогда
$\frac{PA_1}{AB} = $\frac{A_1E}{EA}$ \RightarrowPA_1 = \frac{1}{2}$
Аналогично $C_1S = \frac{1}{2}$ Далее, треугольники PA1M и PB1S подобны по 2-м углам, откуда получим:
$\frac{A_1M}{B_1S} = $\frac{PA_1}{PB_1}$ \RightarrowA_1M = $\frac{3}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \Bigr/ $\frac{3}{2}$ = \frac{1}{2}$
Аналогично $NC_1 = \frac{1}{2}$
Объем нужной нам части можно найти, как разность объемов прямоугольной пирамиды $PBB_1S$ и прямоугольных пирамид $PA_1ME$ и $SC_1NF$ (так как эти малые пирамиды равны, то можно просто вычесть 2 объема одной пирамиды):
$V_PBB_1S = $\frac{1}{3}$ S_BB_1S \cdot B_1P = $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot 1 \cdot $\frac{3}{2}$ \cdot $\frac{3}{2}$ = \frac{3}{8}$
$V_PA_1ME = $\frac{1}{3}$ S_A_1ME \cdot A_1P = $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ = \frac{1}{72}$
Тогда получим:
$V_o = V_PBB_1S - 2V_PA_1ME = $\frac{3}{8}$ - 2 \cdot $\frac{1}{72}$ = \frac{25}{72}$
Ответ: 25 : 72.
Треугольники A1PE и ABE подобны по 2 углам (∠PEA1 = ∠BEA, как вертикальные; ∠PA1E = ∠EAB = 90°), тогда
$\frac{PA_1}{AB} = $\frac{A_1E}{EA}$ \RightarrowPA_1 = \frac{1}{2}$
Аналогично $C_1S = \frac{1}{2}$ Далее, треугольники PA1M и PB1S подобны по 2-м углам, откуда получим:
$\frac{A_1M}{B_1S} = $\frac{PA_1}{PB_1}$ \RightarrowA_1M = $\frac{3}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \Bigr/ $\frac{3}{2}$ = \frac{1}{2}$
Аналогично $NC_1 = \frac{1}{2}$
Объем нужной нам части можно найти, как разность объемов прямоугольной пирамиды $PBB_1S$ и прямоугольных пирамид $PA_1ME$ и $SC_1NF$ (так как эти малые пирамиды равны, то можно просто вычесть 2 объема одной пирамиды):
$V_PBB_1S = $\frac{1}{3}$ S_BB_1S \cdot B_1P = $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot 1 \cdot $\frac{3}{2}$ \cdot $\frac{3}{2}$ = \frac{3}{8}$
$V_PA_1ME = $\frac{1}{3}$ S_A_1ME \cdot A_1P = $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ = \frac{1}{72}$
Тогда получим:
$V_o = V_PBB_1S - 2V_PA_1ME = $\frac{3}{8}$ - 2 \cdot $\frac{1}{72}$ = \frac{25}{72}$
Ответ: 25 : 72.
Правильный ответ:
25 : 72
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 70461 • Задание №17
При каких значениях a уравнение
$2 Пи в квадрате левая круглая скобка x минус 1 правая круглая скобка в квадр...
ID 67154 • Задание №12
Найдите наименьшее значение функции $y=5 косинус x минус 6x плюс 4$ на отрезке $левая квадратная скобка мину...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен верный ответ. | 2
Решение содержит обоснованный переход к планиметрической задаче, но получен неверный ответ или решение не закончено
ИЛИ
при правильном ответе решение недостаточно обосновано. | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен верный ответ. | 2
Решение содержит обоснованный переход к планиметрической задаче, но получен неверный ответ или решение не закончено
ИЛИ
при правильном ответе решение недостаточно обосновано. | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0
🔗 Другие задания линии №10 по предмету Математика. Профильный уровень:
ID 66389
В 2008 году в городском квартале проживало $40 \thinspace 000$ человек. В 2009 году, в результа...
ID 66390
В понедельник акции компании подорожали на некоторое количество процентов, а во вторник подешев...
ID 66391
Четыре одинаковые рубашки дешевле куртки на 8%. На сколько процентов пять таких же рубашек доро...
ID 66392
Семья состоит из мужа, жены и их дочери студентки. Если бы зарплата мужа увеличилась вдвое, общ...
ID 66393
Цена холодильника в магазине ежегодно уменьшается на одно и то же число процентов от предыдущей...