Главная / ЕГЭ Математика. Профильный уровень / Задание №10 / ID 66665
ID 66665 ЕГЭ Математика. Профильный уровень Линия №10 СдамГИА ID: 511259 Т1. Планиметрия
✈️ TG ВК Следующая ⏭️
В правильной четырехугольной пирамиде PABCD все ребра равны между собой. На ребре PC отмечена точка K.
а)  Докажите, что сечение пирамиды плоскостью ABK является трапецией.
б)  Найдите угол, который образует плоскость ABK с плоскостью основания пирамиды, если известно, что PK : KC  =  3 : 1.
Чертеж к задаче
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.]
А)  Строим последовательно:
1.  Отрезок ВК.
2.  Отрезок KF, F ∈ PD, KF || DC.
3.  Отрезок AF. AFKB  — искомое сечение.
Положение точек А, В и К задано условием задачи. Нам следует доказать:
1)  F ∈ (ABK); 2) AFKB  — трапеция. Докажем.
1)  Из условия: DC || AB, по построению: KF || DC. Следовательно, KF || AB по свойству транзитивности отношения параллельности. Так как через две параллельные прямые можно провести только одну плоскость, то F ∈ (ABK).
2)  Для доказательства того, что AFKB  — трапеция, достаточно убедиться, что AF и KB не параллельны. Предположим, что AF || KB, тогда AFKB  — параллелограмм, откуда: FK = AB, следовательно, FK = CD, чего быть не может, так как по смыслу задачи FK CD. Значит, предположение AF || KB неверно.

Б)  Геометрический способ решения.

Для определенности примем 4 за длину ребер пирамиды. Пусть О  — точка пересечения диагоналей основания, Q  — середина CD, H  — середина АВ, Е  — середина KF, М  — точка пересечения РО и E, тогда: $AC=4 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента ,OC=2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента ,PQ= \frac{4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{3} =2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента ,QE=$
$= $\frac{PQ}{4}$ = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} = \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} ;PE= $\frac{3PQ}{4}$ = \frac{3 \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4} = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2}$
$PO= $\sqrt{аргумента: PC}$ аргумента ^2 - OC ^2 = $\sqrt{аргумента: 16 - 8}$ аргумента =2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
В $\Delta OPQ$ по теореме Менелая: $\frac{QE}{PE} \cdot $\frac{PM}{OM}$ \cdot $\frac{O}{Q}$ =1$ $\frac{1}{3} \cdot $\frac{PM}{OM}$ \cdot $\frac{2}{4}$ =1$ $\frac{1}{3} \cdot $\frac{PM}{OM}$ \cdot $\frac{1}{2}$ =1$ Итак, PM = 6OM. А это значит, что $OM= $\frac{PO}{7}$ = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{7}$
Докажем, что $\angle MHO$ искомый угол.
AB прямая, по которой пересекаются плоскости АВК и АВС, PO ⊥ (ABC), M  — наклонная, O  — проекция наклонной. O ⊥ AB, следовательно, MH ⊥ AB. $\text{tg} \angle MHO = $\frac{MO}{O}$ = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{7} :2= \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{7}$

Координатно-векторный способ решения.

Поместим заданную пирамиду в декартову систему координат, как показано на рисунке. Для определенности примем за длину ребер пирамиды 4. Пусть О  — точка пересечения диагоналей основания пирамиды, Q  — середина CD, F  — середина АВ, Е  — середина KF, М  — точка пересечения РО и F, тогда : $PO= $\sqrt{аргумента: PC}$ аргумента ^2 - OC ^2 = $\sqrt{аргумента: 16 - 8}$ аргумента =2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ аппликата точки К будет равна $\frac{1}{4}$ т. е. $\frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2} ,AC=4 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента ,OC=2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
Найдем координаты нужных точек: $A ( 2; - 2;0 )$ $B ( 2;2;0 ) ,K ( - 2 \cdot $\frac{3}{4}$ ; $\frac{3}{2}$ ; \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2} )$
Будем искать уравнение плоскости АВК при d = 2, для чего будем решать систему уравнений:
$$$\begin{cases} новая строка 2a - 2b + 2=0 \\[6pt] новая строка 2a + 2b + 2=0 \\[6pt] новая строка - $\frac{3}{2}$ a + $\frac{3}{2}$ b + \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2} c + 2=0 \end{cases}$$ . = сильно $$\begin{cases} новая строка a - b + 1=0 \\[6pt] новая строка a + b + =0 \\[6pt] новая строка 3a - 3b - $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента \cdot c - 4=0 \end{cases}$$ .;b=0;a= - 1$ $$$\begin{cases} новая строка 2a - 2b + 2=0 \\[6pt] новая строка 2a + 2b + 2=0 \\[6pt] новая строка - $\frac{3}{2}$ a + $\frac{3}{2}$ b + \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2} c + 2=0 \end{cases}$$ . = сильно$
$ = сильно $$\begin{cases} новая строка a - b + 1=0 \\[6pt] новая строка a + b + =0 \\[6pt] новая строка 3a - 3b - $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента \cdot c - 4=0 \end{cases}$$ .;b=0;a= - 1$
$ - 3 - $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента c - 4=0$   $ = сильно$   $\sqrt{аргумента: 2} аргумента c= - 7$   $ = сильно$   $= - \frac{7}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}$ Итак, уравнение плоскости АВК имеет вид: $ - x - \frac{7}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} z + 2=0$ или $\sqrt{аргумента: 2} аргумента x + 7z - 2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента =0$ Нормальный вектор этой плоскости $\overlinen_1= ( \overline $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента ;0;7 )$
Уравнение плоскости основания пирамиды: z = 0, нормальный вектор которой $\overlinen_2= ( \overline0;0;1 )$ Искомый угол  — угол между векторами $\overlinen_1$ и $\overlinen_2$
$\cos ( \overlinen_1;\overlinen_2 ) = \frac{\left| $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента \cdot 0 + 0 \cdot 0 + 7 \cdot 1 |}{$\sqrt{аргумента: 2 + 0 + 49}$ аргумента \cdot $\sqrt{аргумента: 0 + 0 + 1}$ аргумента} = \frac{7}{$\sqrt{аргумента: 51}$ аргумента}$

Ответ: Б) $\arccos \frac{7}{$\sqrt{аргумента: 51}$ аргумента}$
Правильный ответ: Б) $арккосинус дробь: числитель: 7, знаменатель: корень из: начало аргумента: 51 конец аргумента конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 70977 • Задание №18
Найдите все значения a, при каждом из которых уравнение $дробь: числитель: 1 минус 2a корень из: начало аргум...
Смотреть разбор ↗
ID 67478 • Задание №13
а)  Решите уравнение $дробь: числитель: 1, знаменатель: косинус в квадрате левая круглая скобка 3 Пи плюс x пр...
Смотреть разбор ↗
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
🔗 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...
← Предыдущее задание 📚 Все задания по предмету Следующее задание →