Дана правильная шестиугольная призма ABCDEFA1B1C1D1E1F1. Через точки B, D1, F1 проведена плоскость $альфа$
а) Докажите, что плоскость α перпендикулярна плоскости DCC1.
б) Найдите площадь сечения призмы плоскостью α, если известно, что AB = 1, AA1 = 3.
а) Докажите, что плоскость α перпендикулярна плоскости DCC1.
б) Найдите площадь сечения призмы плоскостью α, если известно, что AB = 1, AA1 = 3.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Пусть для определенности стороны основания, как и в подпункте б) будет равны 1, а боковые ребра равны 3. Поместим заданную призму в декартову систему координат, как показано на рисунке. Выпишем координаты некоторых точек: $B ( 0; - 1;0 )$ $D_1 ( - \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} ; $\frac{1}{2}$ ;3 )$ $F_1 ( \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} ; $\frac{1}{2}$ ;3 )$ Зная, что точки B, D1, F1 лежат в плоскости β, будем искать уравнение секущей плоскости α:
$$$\begin{cases} новая строка - b + d=0 \\[6pt] новая строка - \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} a + $\frac{1}{2}$ b + 3c + d=0 \\[6pt] новая строка \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} a + $\frac{1}{2}$ b + 3c + d=0 \end{cases}$$ .\left \beginalign новая строка ( 1 ) новая строка ( 2 ) новая строка ( 3 ) \endalign$
Из первого уравнения: b = d.
Из уравнения (3) вычтем уравнение (2), получим:
$\sqrt{аргумента: 3} аргумента a=0 = сильно a=0$
Подставив полученные значения а и b в уравнение (3), будем иметь:
$\frac{1}{2} d + 3c + d=0 = сильно 3c= - $\frac{3}{2}$ d = сильно c= - \frac{d}{2}$
Таким образом, уравнение плоскости $альфа$ имеет вид: $dy - $\frac{d}{2}$ z + d=0$ или $2y - z + 2=0$
А уравнение плоскости DCC1: $x= - \frac{3}{2}$ или $2x + 3=0$
Нормальные векторы этих двух плоскостей:
$\overlinen_1= ( \overline0;2; - 1 ) ;\overlinen_2= ( \overline2;0;0 ) .\overlinen_1 \cdot \overlinen_2=0 \cdot 2 + 2 \cdot 0 - 1 \cdot 0=0$
значит, $\overlinen_1\bot \overlinen_2$ откуда: $альфа \bot ( DCC_1 )$
б) Пусть плоскость α пересекает ребро призмы CC1 в точке N, а ребро AA1 в точке M. Подставляя известные абсциссы и ординаты этих точек в уравнение плоскости α, найдем их аппликаты:
$ - 2 \cdot $\frac{1}{2}$ - z_N + 2=0 = сильно z_N=1$
Аналогично $z_M=1$
Итак, полученное сечение представляет собой пятиугольник BND1F1M, проекцией которого на нижнее основание призмы будет пятиугольник ABCDF.
Нетрудно найти \cos угла между плоскостью α и нижним основанием призмы. Нормальный вектор плоскости α был найден раньше, он имеет вид:
$\overlinen_1= ( \overline0;2; - 1 )$ $|\overlinen_1|= $\sqrt{аргумента: 4 + 1}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента$
Нижнее основание призмы имеет уравнение: z = 0, ее нормальный вектор $\overlinen= ( \overline0;0;1 ) ;|\overlinen|=1$
Если φ — угол между сечением и указанным основанием призмы, то
$\cos \varphi = $\frac{|n_1 \cdot n|}{|n_1| \cdot |n|}$ = \frac{|0 \cdot 0 + 2 \cdot 0 - 1 \cdot 1|}{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента \cdot 1} = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}$
$S ( ABCDF ) =S_осн. - S ( DEF ) .S_осн.=6 \cdot S ( AOB ) =6 \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2}$
$S ( DEF ) =S ( DOE ) = \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} .S ( ABCDF ) = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} - \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} =$
$= \frac{5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} .S_осн.= $\frac{S ( ABCDF )}{\cos \varphi}$ = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot $\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}{4} = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента}{4}$ $S ( DEF ) =S ( DOE ) = \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} .S ( ABCDF ) =$
$= \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} - \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} .S_осн.=$
$= $\frac{S ( ABCDF )}{\cos \varphi}$ = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot $\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}{4} = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента}{4}$
Ответ: б) $\frac{5 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента}{4}$
$$$\begin{cases} новая строка - b + d=0 \\[6pt] новая строка - \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} a + $\frac{1}{2}$ b + 3c + d=0 \\[6pt] новая строка \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} a + $\frac{1}{2}$ b + 3c + d=0 \end{cases}$$ .\left \beginalign новая строка ( 1 ) новая строка ( 2 ) новая строка ( 3 ) \endalign$
Из первого уравнения: b = d.
Из уравнения (3) вычтем уравнение (2), получим:
$\sqrt{аргумента: 3} аргумента a=0 = сильно a=0$
Подставив полученные значения а и b в уравнение (3), будем иметь:
$\frac{1}{2} d + 3c + d=0 = сильно 3c= - $\frac{3}{2}$ d = сильно c= - \frac{d}{2}$
Таким образом, уравнение плоскости $альфа$ имеет вид: $dy - $\frac{d}{2}$ z + d=0$ или $2y - z + 2=0$
А уравнение плоскости DCC1: $x= - \frac{3}{2}$ или $2x + 3=0$
Нормальные векторы этих двух плоскостей:
$\overlinen_1= ( \overline0;2; - 1 ) ;\overlinen_2= ( \overline2;0;0 ) .\overlinen_1 \cdot \overlinen_2=0 \cdot 2 + 2 \cdot 0 - 1 \cdot 0=0$
значит, $\overlinen_1\bot \overlinen_2$ откуда: $альфа \bot ( DCC_1 )$
б) Пусть плоскость α пересекает ребро призмы CC1 в точке N, а ребро AA1 в точке M. Подставляя известные абсциссы и ординаты этих точек в уравнение плоскости α, найдем их аппликаты:
$ - 2 \cdot $\frac{1}{2}$ - z_N + 2=0 = сильно z_N=1$
Аналогично $z_M=1$
Итак, полученное сечение представляет собой пятиугольник BND1F1M, проекцией которого на нижнее основание призмы будет пятиугольник ABCDF.
Нетрудно найти \cos угла между плоскостью α и нижним основанием призмы. Нормальный вектор плоскости α был найден раньше, он имеет вид:
$\overlinen_1= ( \overline0;2; - 1 )$ $|\overlinen_1|= $\sqrt{аргумента: 4 + 1}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента$
Нижнее основание призмы имеет уравнение: z = 0, ее нормальный вектор $\overlinen= ( \overline0;0;1 ) ;|\overlinen|=1$
Если φ — угол между сечением и указанным основанием призмы, то
$\cos \varphi = $\frac{|n_1 \cdot n|}{|n_1| \cdot |n|}$ = \frac{|0 \cdot 0 + 2 \cdot 0 - 1 \cdot 1|}{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента \cdot 1} = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}$
$S ( ABCDF ) =S_осн. - S ( DEF ) .S_осн.=6 \cdot S ( AOB ) =6 \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2}$
$S ( DEF ) =S ( DOE ) = \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} .S ( ABCDF ) = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} - \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} =$
$= \frac{5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} .S_осн.= $\frac{S ( ABCDF )}{\cos \varphi}$ = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot $\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}{4} = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента}{4}$ $S ( DEF ) =S ( DOE ) = \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} .S ( ABCDF ) =$
$= \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} - \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} .S_осн.=$
$= $\frac{S ( ABCDF )}{\cos \varphi}$ = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot $\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}{4} = \frac{5 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента}{4}$
Ответ: б) $\frac{5 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента}{4}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 5 корень из: начало аргумента: 15 конец аргумента , знаменатель: 4 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 68450 • Задание №14
Две правильные четырехугольные пирамиды EABCD и FABCD имеют общее основание ABCD и расположены по разные сторо...
ID 68948 • Задание №15
Решите неравенство $дробь: числитель: логарифм по основанию 4 левая круглая скобка x в степени 4 минус 4x в ку...
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...