В правильной четырехугольной пирамиде SABCD с вершиной S сторона основания равна 1. Объем пирамиды равен $\frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{3}$ Через сторону основания CD проведено сечение, которое делит пополам двугранный угол, образованный боковой гранью SCD и основанием. Найдите площадь сечения.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] Двугранный угол измеряется линейным углом, который находится, как угол между перпендикулярами, проведенными в каждой из плоскостей к общей линии пересечения. Построим в грани SCD апофему SL: так как пирамида SABCD правильная, то боковая грань является = бедренным треугольником, поэтому апофема (являющаяся высотой) падает в середину стороны основания CD. В основании пирамиды проведем отрезок LK (K ∈ AB), перпендикулярный стороне CD (то есть параллельно сторонам AD и BC). Полученный угол ∠SLK является искомым линейным углом.
Из построения ясно, что стороны сечения DM и CN равны (отрезки, проведенные в равных треугольниках), полученное сечение является = бедренной трапецией DMNC. Значит, чтобы найти ее площадь, удобнее всего найти ее основание MN и высоту PL.
Из формулы для объема пирамиды найдем высоту пирамиды:
$V = $\frac{1}{3}$ Sh = сильно h = $\frac{3V}{S}$ = $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
Площадь основания S = 12 = 1.
Тогда из прямоугольного треугольника SOL по теореме Пифагора получим:
$h_a = SL = $\sqrt{аргумента: SO ^2 + OL ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: 2 + $\frac{1}{4}$} аргумента = \frac{3}{2}$
Из треугольника SKL по теореме \cos ов получаем:
$\cos \angle S = $\frac{SK ^2 + SL ^2 - KL ^2}{2 \cdot SK \cdot SL}$ = \frac{( $\frac{3}{2}$ ) ^2 + ( $\frac{3}{2}$ ) ^2 - 1 ^2 ,}{2 \cdot $\frac{3}{2}$ \cdot $\frac{3}{2}$} = \frac{7}{9}$
Далее, по свойству биссектрисы имеем SP : SL = KP : KL; обозначив SP за x, получим:
$\frac{x}{$\frac{3,}{2}$} = \frac{$\frac{3}{2}$ - x,}{1} = сильно $\frac{2}{3}$ x + x = $\frac{3}{2}$ = сильно x = 0,9$
Значит SP = 0,9; PK = 0,6.
По теореме \cos ов для треугольника SPL получаем, что $PL ^2 = SP ^2 + SL ^2 - 2 \cdot SP \cdot SL \cdot \cos \angle S$ то есть
$PL ^2 = 0,9 ^2 + 1,5 ^2 - 2 \cdot 0,9 \cdot 1,5 \cdot $\frac{7}{9}$ = 0,81 + 2,25 - 2,1 = 0,96 = $\frac{24}{25}$ \Rightarrow PL = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{5}$ $PL ^2 = 0,9 ^2 + 1,5 ^2 - 2 \cdot 0,9 \cdot 1,5 \cdot $\frac{7}{9}$ = 0,81 + 2,25 - 2,1 = 0,96 = $\frac{24}{25}$ \Rightarrow$
$\Rightarrow PL = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{5}$
Теперь рассмотрим SAB: MN || AB, откуда $\triangleSAB\sim \triangleSMN$ (по 3-м углам).
Тогда $\frac{MN}{AB} = \frac{SP}{SK}$ откуда $MN = $\frac{0,9}{1,5}$ = 0,6$
Итак, площадь сечения равна:
$S_DMNC = $\frac{1}{2}$ ( DC + MN ) PL = $\frac{1}{2}$ ( 1 + 0,6 ) \frac{2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{5} = \frac{8 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{25}$
Ответ: $S = \frac{8 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{25}$
Из построения ясно, что стороны сечения DM и CN равны (отрезки, проведенные в равных треугольниках), полученное сечение является = бедренной трапецией DMNC. Значит, чтобы найти ее площадь, удобнее всего найти ее основание MN и высоту PL.
Из формулы для объема пирамиды найдем высоту пирамиды:
$V = $\frac{1}{3}$ Sh = сильно h = $\frac{3V}{S}$ = $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
Площадь основания S = 12 = 1.
Тогда из прямоугольного треугольника SOL по теореме Пифагора получим:
$h_a = SL = $\sqrt{аргумента: SO ^2 + OL ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: 2 + $\frac{1}{4}$} аргумента = \frac{3}{2}$
Из треугольника SKL по теореме \cos ов получаем:
$\cos \angle S = $\frac{SK ^2 + SL ^2 - KL ^2}{2 \cdot SK \cdot SL}$ = \frac{( $\frac{3}{2}$ ) ^2 + ( $\frac{3}{2}$ ) ^2 - 1 ^2 ,}{2 \cdot $\frac{3}{2}$ \cdot $\frac{3}{2}$} = \frac{7}{9}$
Далее, по свойству биссектрисы имеем SP : SL = KP : KL; обозначив SP за x, получим:
$\frac{x}{$\frac{3,}{2}$} = \frac{$\frac{3}{2}$ - x,}{1} = сильно $\frac{2}{3}$ x + x = $\frac{3}{2}$ = сильно x = 0,9$
Значит SP = 0,9; PK = 0,6.
По теореме \cos ов для треугольника SPL получаем, что $PL ^2 = SP ^2 + SL ^2 - 2 \cdot SP \cdot SL \cdot \cos \angle S$ то есть
$PL ^2 = 0,9 ^2 + 1,5 ^2 - 2 \cdot 0,9 \cdot 1,5 \cdot $\frac{7}{9}$ = 0,81 + 2,25 - 2,1 = 0,96 = $\frac{24}{25}$ \Rightarrow PL = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{5}$ $PL ^2 = 0,9 ^2 + 1,5 ^2 - 2 \cdot 0,9 \cdot 1,5 \cdot $\frac{7}{9}$ = 0,81 + 2,25 - 2,1 = 0,96 = $\frac{24}{25}$ \Rightarrow$
$\Rightarrow PL = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{5}$
Теперь рассмотрим SAB: MN || AB, откуда $\triangleSAB\sim \triangleSMN$ (по 3-м углам).
Тогда $\frac{MN}{AB} = \frac{SP}{SK}$ откуда $MN = $\frac{0,9}{1,5}$ = 0,6$
Итак, площадь сечения равна:
$S_DMNC = $\frac{1}{2}$ ( DC + MN ) PL = $\frac{1}{2}$ ( 1 + 0,6 ) \frac{2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{5} = \frac{8 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{25}$
Ответ: $S = \frac{8 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{25}$
Правильный ответ:
$S = дробь: числитель: 8 корень из: начало аргумента: 6 конец аргумента , знаменатель: 25 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 65389 • Задание №5
[рис.] Найдите радиус окружности, описанной около треугольника, вершины которого имеют координаты (8; 0), (0; ...
ID 70664 • Задание №17
Найдите все значения a, при каждом из которых система уравнений
$система выражений 2 косинус x плюс a синус y...
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...