Основанием треугольной призмы ABC1B1C1 является правильный треугольник ABC со стороной 1, а боковое ребро = $\sqrt{аргумента: 2} аргумента$ Диагональ боковой грани A1B перпендикулярна плоскости основания. Точка M — середина стороны ВС.
а) Докажите, что прямые АМ и A1C перпендикулярны.
б) Найдите расстояние между прямыми A1C и BC1.
а) Докажите, что прямые АМ и A1C перпендикулярны.
б) Найдите расстояние между прямыми A1C и BC1.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Отрезок AM является медианой и высотой основания, поэтому содержащая его прямая АМ перпендикулярна прямой BC. Прямая BC является проекцией прямой A1C на плоскость основания ABC. Следовательно, по теореме о трех перпендикулярах прямые AM и A1C взаимно перпендикулярны.
б) В плоскости AA1C через точку С1 проведем прямую, параллельную прямой A1C. Пусть D — точка пересечения этой прямой с прямой AC. Плоскость B1D параллельна прямой A1C и содержит прямую BC1, следовательно, расстояние между прямыми A1C и BC1 = расстоянию от точки C до плоскости BC1D. Найдем его вычислив двумя способами объем пирамиды BCDC1. Заметим, что:
$A_1B= $\sqrt{аргумента: AA_1 ^2 - AB ^2}$ аргумента =1$
$CD=A_1C_1=1$
$C_1D=A_1C= $\sqrt{аргумента: A_1B ^2 + BC ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
$BC_1= $\sqrt{аргумента: A_1B + A_1C_1}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
Далее находим: $\angle BCD=180 ^{\circ} - \angle ACB=120 ^{\circ}$ откуда получаем площадь треугольника BCD:
$S_BCD= $\frac{1}{2}$ BC \cdot CD \sin \angle BCD= \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4}$
а тогда $V_BCDC_1= \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{12}$
$BD ^2 =CD ^2 + CB ^2 - 2CD \cdot CB \cos \angle BCD= 3$
откуда $BD= $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ поэтому
$h_C_1BD= \sqrt{аргумента: BC_1 ^2 - ( $\frac{BD}{2}$ ) ^2} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}{2}$
Значит,
$S_C_1BD= $\frac{1}{2}$ BD \cdot h_C_1BD= \frac{$\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента}{4}$
Таким образом, расстояние между прямыми A1C и BC1 =
$d ( C,BC_1D ) = $\frac{3V_BCDC_1}{S_C_1BD}$ = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}$
Ответ: б) $\frac{1}{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}$
б) В плоскости AA1C через точку С1 проведем прямую, параллельную прямой A1C. Пусть D — точка пересечения этой прямой с прямой AC. Плоскость B1D параллельна прямой A1C и содержит прямую BC1, следовательно, расстояние между прямыми A1C и BC1 = расстоянию от точки C до плоскости BC1D. Найдем его вычислив двумя способами объем пирамиды BCDC1. Заметим, что:
$A_1B= $\sqrt{аргумента: AA_1 ^2 - AB ^2}$ аргумента =1$
$CD=A_1C_1=1$
$C_1D=A_1C= $\sqrt{аргумента: A_1B ^2 + BC ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
$BC_1= $\sqrt{аргумента: A_1B + A_1C_1}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
Далее находим: $\angle BCD=180 ^{\circ} - \angle ACB=120 ^{\circ}$ откуда получаем площадь треугольника BCD:
$S_BCD= $\frac{1}{2}$ BC \cdot CD \sin \angle BCD= \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{4}$
а тогда $V_BCDC_1= \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{12}$
$BD ^2 =CD ^2 + CB ^2 - 2CD \cdot CB \cos \angle BCD= 3$
откуда $BD= $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ поэтому
$h_C_1BD= \sqrt{аргумента: BC_1 ^2 - ( $\frac{BD}{2}$ ) ^2} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}{2}$
Значит,
$S_C_1BD= $\frac{1}{2}$ BD \cdot h_C_1BD= \frac{$\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента}{4}$
Таким образом, расстояние между прямыми A1C и BC1 =
$d ( C,BC_1D ) = $\frac{3V_BCDC_1}{S_C_1BD}$ = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}$
Ответ: б) $\frac{1}{$\sqrt{аргумента: 5}$ аргумента}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 1, знаменатель: корень из: начало аргумента: 5 конец аргумента конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 64725 • Задание №3
В прямоугольном параллелепипеде $ABCDA_1B_1C_1D_1$ ребро $AB=2$ ребро $AD= корень из: начало аргумента: 5 коне...
ID 66184 • Задание №8
Решите уравнение $корень из: начало аргумента: 3 минус x конец аргумента в квадрате минус 2x умножить на \log ...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта а), и обоснованно получен верный ответ в пункте б) | 3
Получен обоснованный ответ в пункте б)
ИЛИ
имеется верное доказательство утверждения пункта а), и при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки | 2
Имеется верное доказательство утверждения пункта а),
ИЛИ
при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки,
ИЛИ
обоснованно получен верный ответ в пункте б) с использованием утверждения пункта а), при этом пункт а) не выполнен | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта а), и обоснованно получен верный ответ в пункте б) | 3
Получен обоснованный ответ в пункте б)
ИЛИ
имеется верное доказательство утверждения пункта а), и при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки | 2
Имеется верное доказательство утверждения пункта а),
ИЛИ
при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки,
ИЛИ
обоснованно получен верный ответ в пункте б) с использованием утверждения пункта а), при этом пункт а) не выполнен | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №14 по предмету Математика. Профильный уровень:
ID 67919
Дана прямая треугольная призма ABCA1B1C1, двугранный угол призмы при ребре AA1 равен 60°.
а) Д...
ID 67920
В правильной четырёхугольной пирамиде SABCD сторона AB основания равна $2 корень из 3$ а высота...
ID 67921
В правильной треугольной призме ABCA1B1C1 все рёбра равны 1.
а) Докажите, что расстояние между...
ID 67922
Основанием прямой треугольной призмы ABCA1B1C1 является прямоугольный треугольник ABC с прямым ...
ID 67923
Расстояние между боковыми ребрами AA1 и BB1 прямой треугольной призмы ABCA1B1C1 равно 5, а расс...