В правильной четырехугольной пирамиде PABCD сторона основания равна 20, а высота пирамиды равна 11,25. Через ребро АВ под углом β к плоскости АВС проведена плоскость α. Известно, что $\text{tg} бета = \frac{3}{4}$
а) Докажите, что плоскость α делит ребро РС в отношении 1:4, считая от точки Р.
б) Найдите площадь сечения пирамиды плоскостью α.
а) Докажите, что плоскость α делит ребро РС в отношении 1:4, считая от точки Р.
б) Найдите площадь сечения пирамиды плоскостью α.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Пусть $M$ и N — середины ребер $AB$ и $CD$ соответственно. Тогда:
$PM= $\sqrt{аргумента: PB ^2 - BM ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: PO ^2 + OB ^2 - BM ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: PO ^2 + OM ^2}$ аргумента =$
$= $\sqrt{аргумента: 10 ^2 + 11,25 ^2}$ аргумента =1,25 $\sqrt{аргумента: 8 ^2 + 9 ^2}$ аргумента =1,25 $\sqrt{аргумента: 145}$ аргумента$
Рассмотрим треугольник PMN. В нем $MN=20, MP=PN=1,25 $\sqrt{аргумента: 145}$ аргумента$ Плоскость пересекает его по прямой $MH$ где $H принадлежит PN$ по условию $\text{tg} \angle HMN= \frac{3}{4}$ Поскольку прямые $HM$ и MN перпендикулярны прямой AB, которая является линией пересечения плоскости основания и плоскости β, это линейный угол данного двугранного угла. В то же время:
[рис.]
$\text{tg} \angle PMN= \text{tg} \angle PMO= $\frac{PO}{OM}$ = \frac{9}{8}$
Поэтому
$\text{tg} \angle PMH= \text{tg} ( \angle PMN - \angle HMN ) = \frac{$\frac{9}{8}$ - $\frac{3}{4}$ ,}{1 + $\frac{9}{8}$ \cdot $\frac{3}{4}$} = \frac{12}{59}$
Тогда:
$\sin \angle PMH= \frac{12}{$\sqrt{аргумента: 12 ^2 + 59 ^2}$ аргумента} = \frac{12}{5 $\sqrt{аргумента: 145}$ аргумента}$ $\sin \angle HMN= \frac{3}{$\sqrt{аргумента: 3 ^2 + 4 ^2}$ аргумента} = \frac{3}{5}$
$\frac{PH}{HN} = $\frac{S_PMH}{S_HMN}$ = $\frac{PM \cdot MH \cdot \sin \angle PMH}{NM \cdot MH \cdot \sin \angle NMH}$ = $\frac{PM \cdot \sin \angle PMH}{NM \cdot \sin \angle NMH}$ = $\frac{3}{12}$ = \frac{1}{4}$
Поскольку плоскость β проходит через $AB$ она параллельна $CD$ Проведем тогда через H прямую, параллельную $CD$ Она лежит в плоскости и делит отрезок $PC$ в том же отношении, что и отрезок $PH$ по теореме Фалеса.
б) Ясно, что сечение — трапеция, причем = бедренная (картинка симметрична относительно плоскости PMN). Далее, $MH$ — отрезок, соединяющий середины оснований, значит, это высота трапеции. Теперь найдём площадь сечения пирамиды плоскостью α:
$S= \frac{AB + $\frac{1}{5}$ CD,}{2} \cdot MH=12 \cdot $\frac{HN \sin \angle PNM}{\sin \angle HMN}$ = \frac{12 \cdot $\frac{4}{5}$ \cdot PN \cdot $\frac{PO}{PN}$ ,}{$\frac{3}{5}$} = 16 PO=180$ $S= \frac{AB + $\frac{1}{5}$ CD,}{2} \cdot MH=12 \cdot $\frac{HN \sin \angle PNM}{\sin \angle HMN}$ =$
$= \frac{12 \cdot $\frac{4}{5}$ \cdot PN \cdot $\frac{PO}{PN}$ ,}{$\frac{3}{5}$} = 16 PO=180$
Ответ: б) 180.
$PM= $\sqrt{аргумента: PB ^2 - BM ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: PO ^2 + OB ^2 - BM ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: PO ^2 + OM ^2}$ аргумента =$
$= $\sqrt{аргумента: 10 ^2 + 11,25 ^2}$ аргумента =1,25 $\sqrt{аргумента: 8 ^2 + 9 ^2}$ аргумента =1,25 $\sqrt{аргумента: 145}$ аргумента$
Рассмотрим треугольник PMN. В нем $MN=20, MP=PN=1,25 $\sqrt{аргумента: 145}$ аргумента$ Плоскость пересекает его по прямой $MH$ где $H принадлежит PN$ по условию $\text{tg} \angle HMN= \frac{3}{4}$ Поскольку прямые $HM$ и MN перпендикулярны прямой AB, которая является линией пересечения плоскости основания и плоскости β, это линейный угол данного двугранного угла. В то же время:
[рис.]
$\text{tg} \angle PMN= \text{tg} \angle PMO= $\frac{PO}{OM}$ = \frac{9}{8}$
Поэтому
$\text{tg} \angle PMH= \text{tg} ( \angle PMN - \angle HMN ) = \frac{$\frac{9}{8}$ - $\frac{3}{4}$ ,}{1 + $\frac{9}{8}$ \cdot $\frac{3}{4}$} = \frac{12}{59}$
Тогда:
$\sin \angle PMH= \frac{12}{$\sqrt{аргумента: 12 ^2 + 59 ^2}$ аргумента} = \frac{12}{5 $\sqrt{аргумента: 145}$ аргумента}$ $\sin \angle HMN= \frac{3}{$\sqrt{аргумента: 3 ^2 + 4 ^2}$ аргумента} = \frac{3}{5}$
$\frac{PH}{HN} = $\frac{S_PMH}{S_HMN}$ = $\frac{PM \cdot MH \cdot \sin \angle PMH}{NM \cdot MH \cdot \sin \angle NMH}$ = $\frac{PM \cdot \sin \angle PMH}{NM \cdot \sin \angle NMH}$ = $\frac{3}{12}$ = \frac{1}{4}$
Поскольку плоскость β проходит через $AB$ она параллельна $CD$ Проведем тогда через H прямую, параллельную $CD$ Она лежит в плоскости и делит отрезок $PC$ в том же отношении, что и отрезок $PH$ по теореме Фалеса.
б) Ясно, что сечение — трапеция, причем = бедренная (картинка симметрична относительно плоскости PMN). Далее, $MH$ — отрезок, соединяющий середины оснований, значит, это высота трапеции. Теперь найдём площадь сечения пирамиды плоскостью α:
$S= \frac{AB + $\frac{1}{5}$ CD,}{2} \cdot MH=12 \cdot $\frac{HN \sin \angle PNM}{\sin \angle HMN}$ = \frac{12 \cdot $\frac{4}{5}$ \cdot PN \cdot $\frac{PO}{PN}$ ,}{$\frac{3}{5}$} = 16 PO=180$ $S= \frac{AB + $\frac{1}{5}$ CD,}{2} \cdot MH=12 \cdot $\frac{HN \sin \angle PNM}{\sin \angle HMN}$ =$
$= \frac{12 \cdot $\frac{4}{5}$ \cdot PN \cdot $\frac{PO}{PN}$ ,}{$\frac{3}{5}$} = 16 PO=180$
Ответ: б) 180.
Правильный ответ:
б) 180
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 64895 • Задание №3
В правильной четырёхугольной пирамиде боковое ребро равно 22, а тангенс угла между боковой гранью и плоскостью...
ID 68760 • Задание №15
Решите неравенство $логарифм по основанию 7 левая круглая скобка 2x в квадрате плюс 12 правая круглая скобка м...
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...