В правильной треугольной призме $ABCA_1B_1C_1$ сторона основания AB равна 6, а боковое ребро $AA_1$ = 3. На ребре $B_1C_1$ отмечена точка L так, что $B_1L=1$ Точки K и M — середины ребер AB и $A_1C_1$ соответственно. Плоскость γ параллельна прямой АС и содержит точки K и L.
а) Докажите, что прямая BM перпендикулярна плоскости γ.
б) Найдите объем пирамиды, вершина которой — точка M, а основание — сечение данной призмы плоскостью γ.
а) Докажите, что прямая BM перпендикулярна плоскости γ.
б) Найдите объем пирамиды, вершина которой — точка M, а основание — сечение данной призмы плоскостью γ.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Пусть T — точка на $B_1A_1$ такая, что $B_1T=1$ N — середина отрезка BC. Тогда KNLT — сечение. Сразу отметим, что прямая BM перпендикулярна прямой KN по теореме о трех перпеникулярах, поскольку проекция BM на плоскость нижнего основания — высота треугольника BAC, а прямая KN параллельна прямой AC.
Рассмотрим теперь сечение призмы плоскостью $BB_1M$ Это прямоугольник со сторонами 3 и $\frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} BC=3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ Отметим на его сторонах точки $T_1$ и $K_1$ пересечения с LT и KN соответственно (они делят его стороны в отношениях $1:5$ и $1:1$ соответственно). Докажем, что прямая BM перпендикулярна прямой $T_1K_1$ Обозначим за O их точку пересечения и за $K_2$ проекцию $K_1$ на $B_1M$ (она же середина $B_1M$ ). Далее:
$\text{tg} \angle BMB_1=BB_1:B_1M=3:3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента =1: $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
откуда $\angle BMB_1=30 в степени ( \circ )$ Далее:
[рис.]
$\text{tg} \angle K_1T_1K_2=K_1K_2:K_2T_1=3: $\frac{1}{3}$ B_1M= $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
поэтому $\angle K_1T_1M=60 в степени ( \circ )$ Значит,
$\angle MOT_1=180 в степени ( \circ ) - \angle OMT_1 - \angle OT_1M=180 в степени ( \circ ) - 60 в степени ( \circ ) - 30 в степени ( \circ ) =90 в степени ( \circ )$
что и требовалось доказать.
Итак, BM перпендикулярна двум пересекающимся прямым в плоскости KNLT, поэтому прямая BM перпендикулярна плоскости KNLT.
б) Имеем:
$MO=MT_1 \cos \angle OMT_1= $\frac{5}{6}$ \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} = \frac{15}{4}$
Это по пункту а) высота пирамиды. Ее основание — трапеция, высота которой — $T_1K_1$ (поскольку проекция этого отрезка на плоскость верхнего основания — высота треугольника и перпендикулярна прямой LT, которая параллельна прямой $A_1C_1$ то и сам отрезок по теореме о трех перпендикулярах перпендикулярен основанию трапеции). Значит,
$S_KNLT= $\frac{KN + LT}{2}$ \cdot T_1K_1= \frac{$\frac{1}{2}$ AC + $\frac{1}{6}$ AC,}{2} \cdot $\frac{K_1K_2}{\sin \angle K_1T_1K_2}$ = $\frac{1}{3}$ AC \cdot \frac{6}{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента} =2 \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента =4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ $S_KNLT= $\frac{KN + LT}{2}$ \cdot T_1K_1= \frac{$\frac{1}{2}$ AC + $\frac{1}{6}$ AC,}{2} \cdot $\frac{K_1K_2}{\sin \angle K_1T_1K_2}$ =$
$= $\frac{1}{3}$ AC \cdot \frac{6}{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента} =2 \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента =4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ $S_KNLT= $\frac{KN + LT}{2}$ \cdot T_1K_1=$
$= \frac{$\frac{1}{2}$ AC + $\frac{1}{6}$ AC,}{2} \cdot $\frac{K_1K_2}{\sin \angle K_1T_1K_2}$ =$
$= $\frac{1}{3}$ AC \cdot \frac{6}{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента} =2 \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента =4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
Окончательно,
$V_MKNLT= $\frac{1}{3}$ d ( M,KNLT ) \cdot S_KNLT=5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
Ответ: $5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
Рассмотрим теперь сечение призмы плоскостью $BB_1M$ Это прямоугольник со сторонами 3 и $\frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} BC=3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ Отметим на его сторонах точки $T_1$ и $K_1$ пересечения с LT и KN соответственно (они делят его стороны в отношениях $1:5$ и $1:1$ соответственно). Докажем, что прямая BM перпендикулярна прямой $T_1K_1$ Обозначим за O их точку пересечения и за $K_2$ проекцию $K_1$ на $B_1M$ (она же середина $B_1M$ ). Далее:
$\text{tg} \angle BMB_1=BB_1:B_1M=3:3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента =1: $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
откуда $\angle BMB_1=30 в степени ( \circ )$ Далее:
[рис.]
$\text{tg} \angle K_1T_1K_2=K_1K_2:K_2T_1=3: $\frac{1}{3}$ B_1M= $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
поэтому $\angle K_1T_1M=60 в степени ( \circ )$ Значит,
$\angle MOT_1=180 в степени ( \circ ) - \angle OMT_1 - \angle OT_1M=180 в степени ( \circ ) - 60 в степени ( \circ ) - 30 в степени ( \circ ) =90 в степени ( \circ )$
что и требовалось доказать.
Итак, BM перпендикулярна двум пересекающимся прямым в плоскости KNLT, поэтому прямая BM перпендикулярна плоскости KNLT.
б) Имеем:
$MO=MT_1 \cos \angle OMT_1= $\frac{5}{6}$ \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} = \frac{15}{4}$
Это по пункту а) высота пирамиды. Ее основание — трапеция, высота которой — $T_1K_1$ (поскольку проекция этого отрезка на плоскость верхнего основания — высота треугольника и перпендикулярна прямой LT, которая параллельна прямой $A_1C_1$ то и сам отрезок по теореме о трех перпендикулярах перпендикулярен основанию трапеции). Значит,
$S_KNLT= $\frac{KN + LT}{2}$ \cdot T_1K_1= \frac{$\frac{1}{2}$ AC + $\frac{1}{6}$ AC,}{2} \cdot $\frac{K_1K_2}{\sin \angle K_1T_1K_2}$ = $\frac{1}{3}$ AC \cdot \frac{6}{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента} =2 \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента =4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ $S_KNLT= $\frac{KN + LT}{2}$ \cdot T_1K_1= \frac{$\frac{1}{2}$ AC + $\frac{1}{6}$ AC,}{2} \cdot $\frac{K_1K_2}{\sin \angle K_1T_1K_2}$ =$
$= $\frac{1}{3}$ AC \cdot \frac{6}{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента} =2 \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента =4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ $S_KNLT= $\frac{KN + LT}{2}$ \cdot T_1K_1=$
$= \frac{$\frac{1}{2}$ AC + $\frac{1}{6}$ AC,}{2} \cdot $\frac{K_1K_2}{\sin \angle K_1T_1K_2}$ =$
$= $\frac{1}{3}$ AC \cdot \frac{6}{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента} =2 \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента =4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
Окончательно,
$V_MKNLT= $\frac{1}{3}$ d ( M,KNLT ) \cdot S_KNLT=5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
Ответ: $5 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
Правильный ответ:
$5 корень из: начало аргумента: 3 конец аргумента$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 68335 • Задание №14
В основании четырёхугольной пирамиды SABCD лежит прямоугольник ABCD со сторонами AB = 6 и $B C= корень из: н...
ID 68762 • Задание №15
Решите неравенство $логарифм по основанию 7 левая круглая скобка 49x в квадрате минус 25 правая круглая скобка...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получены верные ответы в пунктах а) и б) | 2
Выполнен только один из пунктов — а) или б) | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 2
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получены верные ответы в пунктах а) и б) | 2
Выполнен только один из пунктов — а) или б) | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 2
🔗 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...