Плоскость α перпендикулярна диагонали BD1 прямоугольного параллелепипеда ABCDA1B1C1D1 и проходит через вершину A. При этом $\text{tg} \angle ADB= $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
а) Докажите, что плоскость α делит отрезок DC пополам.
б) Найдите угол между плоскостью α и основанием ABCD, если она проходит через вершину C1.
а) Докажите, что плоскость α делит отрезок DC пополам.
б) Найдите угол между плоскостью α и основанием ABCD, если она проходит через вершину C1.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Пусть M — точка пересечения плоскости α с ребром CD, а точка O — с прямой BD1. Обозначим H — точку пересечения прямых AM и BD. Заметим, что прямая AM перпендикулярна прямой BD1, кроме того, прямая AM перпендикулярна прямой DD1 как прямая, лежащая в основании. Следовательно, прямая AM перпендикулярна плоскости BDD1, а значит, прямая AM перпендикулярна прямой OH. Тогда, так как OH — проекция BH на плоскость α, по теореме о трёх перпендикулярах прямая BH перпендикулярна прямой AM. Значит,
$\angle ADB=\angle HAB=\angle HMD$
$\text{tg} \angle ADB= \text{tg} \angle HMD= $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
следовательно, $\frac{AD}{DM} = $\frac{AB}{AD}$ = $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ откуда
$\frac{AB}{AD} \cdot $\frac{AD}{DM}$ = $\frac{AB}{DM}$ = ( $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента ) ^2 =2$
Значит, точка M — середина отрезка CD.
б) В п. а) было показано, что прямая OH перпендикулярна прямой AM, прямая BH перпендикулярна прямой AM, следовательно, угол OHB — линейный угол угла между плоскостью основания и плоскостью α. Найдём его. Пусть точка N — точка пересечения плоскости α с ребром B1D1. Тогда по свойствам сечений прямые AM и NC1 параллельны, следовательно, точка N — середина B1D1. Очевидно, что отрезок MN проходит через центр параллелепипеда, через него же проходит и диагональ BD1, следовательно, это точка O — точка пересечения диагонали BD1 и плоскости α.
Обозначим a = AD = BC, h = BB1. Тогда: $AB=a $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ $BD=a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ $MN=CB_1= $\sqrt{аргумента: a ^2 + h ^2}$ аргумента$ $BD_1= $\sqrt{аргумента: 3a ^2 + h ^2}$ аргумента$ Из прямоугольных треугольников NBB1 и BON вычислим квадрат длины отрезка BN двумя способами, получим равенство:
$h ^2 + $\frac{a ^2}{2}$ = $\frac{1}{4}$ ( 3a ^2 + h ^2 ) + $\frac{1}{4}$ ( a ^2 + h ^2 ) = сильно h ^2 + $\frac{a ^2}{2}$ =a ^2 + $\frac{h ^2}{2}$ = сильно h=a$
Прямоугольные треугольники BHO и BDD1 подобны, следовательно, угол OHB равен углу BD1D, при этом
$\text{tg} \angle BD_1D= $\frac{BD}{DD_1}$ = \frac{a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{a} = $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
поэтому, $\angle OHB=\angle BD_1D=60 ^{\circ}$
Ответ: б) 60°.
Примечание.
Читателю будет полезно сравнить решение этой задачи с задачами 634951 и 556601.
$\angle ADB=\angle HAB=\angle HMD$
$\text{tg} \angle ADB= \text{tg} \angle HMD= $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
следовательно, $\frac{AD}{DM} = $\frac{AB}{AD}$ = $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ откуда
$\frac{AB}{AD} \cdot $\frac{AD}{DM}$ = $\frac{AB}{DM}$ = ( $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента ) ^2 =2$
Значит, точка M — середина отрезка CD.
б) В п. а) было показано, что прямая OH перпендикулярна прямой AM, прямая BH перпендикулярна прямой AM, следовательно, угол OHB — линейный угол угла между плоскостью основания и плоскостью α. Найдём его. Пусть точка N — точка пересечения плоскости α с ребром B1D1. Тогда по свойствам сечений прямые AM и NC1 параллельны, следовательно, точка N — середина B1D1. Очевидно, что отрезок MN проходит через центр параллелепипеда, через него же проходит и диагональ BD1, следовательно, это точка O — точка пересечения диагонали BD1 и плоскости α.
Обозначим a = AD = BC, h = BB1. Тогда: $AB=a $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ $BD=a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ $MN=CB_1= $\sqrt{аргумента: a ^2 + h ^2}$ аргумента$ $BD_1= $\sqrt{аргумента: 3a ^2 + h ^2}$ аргумента$ Из прямоугольных треугольников NBB1 и BON вычислим квадрат длины отрезка BN двумя способами, получим равенство:
$h ^2 + $\frac{a ^2}{2}$ = $\frac{1}{4}$ ( 3a ^2 + h ^2 ) + $\frac{1}{4}$ ( a ^2 + h ^2 ) = сильно h ^2 + $\frac{a ^2}{2}$ =a ^2 + $\frac{h ^2}{2}$ = сильно h=a$
Прямоугольные треугольники BHO и BDD1 подобны, следовательно, угол OHB равен углу BD1D, при этом
$\text{tg} \angle BD_1D= $\frac{BD}{DD_1}$ = \frac{a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{a} = $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
поэтому, $\angle OHB=\angle BD_1D=60 ^{\circ}$
Ответ: б) 60°.
Примечание.
Читателю будет полезно сравнить решение этой задачи с задачами 634951 и 556601.
Правильный ответ:
б) 60°
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 64720 • Задание №3
[рис.] Найдите расстояние между вершинами А и D $_1$ прямоугольного параллелепипеда, для которого AB = 5, AD =...
ID 67227 • Задание №12
Решите неравенство $дробь: числитель: 1, знаменатель: 2 конец дроби \log _134 плюс тангенс в квадрате левая кр...
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...