В правильной четырехугольной пирамиде SABCD с вершиной S точки M и N середины ребер SC и AD соответственно. Плоскость α проходит через прямую ВM параллельно SN.
а) Докажите, что плоскость α делит ребро CD в отношении 1 : 2.
б) Найдите расстояние от прямой SN до плоскости α, если сторона основания пирамиды равна 6, а боковое ребро = 12.
а) Докажите, что плоскость α делит ребро CD в отношении 1 : 2.
б) Найдите расстояние от прямой SN до плоскости α, если сторона основания пирамиды равна 6, а боковое ребро = 12.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) В треугольнике CSN через точку M проведем среднюю линию MK. Тогда K — середина CN, а прямая MK лежит в плоскости α. Пусть L — точка пересечения прямой BK (а вместе с ней — и плоскости α) с ребром CD. Тогда треугольник BLM — сечение пирамиды SABCD плоскостью α.
Пусть P — точка пересечения прямых CN и AB. Прямоугольные треугольники CDN и PAN равны по катету и острому углу, следовательно, CN = PN и CD = PA. Треугольники CLK и PBK подобны по двум углам, следовательно,
$\frac{CL}{2AB} = $\frac{CL}{BP}$ = $\frac{CK}{KP}$ = $\frac{\dfrac1}{2}$ CNKN + NP = $\frac{CN}{3CN}$ = \frac{1}{3}$
$\frac{CL}{AB} = \frac{2}{3}$
$\frac{DL}{CL} = $\frac{CD - CL}{CL}$ = $\frac{CD - \dfrac2}{3}$ CD\dfrac23CD = \frac{1}{2}$
б) Расстояние от прямой до параллельной ей плоскости = расстоянию от какой-либо точки этой прямой до этой плоскости. Найдем расстояние от точки N до плоскости α как длину высоты hN, пирамиды MNLB, проеденной из точки N на основание MLB. Находим:
$S_ABN = $\frac{1}{2}$ AN \cdot AB = $\frac{1}{4}$ AB ^2 = 9$
$S_DNL = $\frac{1}{2}$ DN \cdot DL = $\frac{1}{12}$ AB ^2 = 3$
$S_ABLD = $\frac{1}{2}$ ( AB + LD ) \cdot AD = $\frac{2}{3}$ AB ^2 = 24$
$S_NLB = S_ABLD - S_ABN - S_DNL = 12$
Высота hM пирамиды MNLB, опущенная из вершины M, равна половине высоты hS пирамиды SABCD, опущенной из вершины S. Получаем:
$DN = $\frac{1}{2}$ AD = $\frac{1}{2}$ AB = 3$
$SN = $\sqrt{аргумента: SD ^2 - DN ^2}$ аргумента = 3 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента$
$h_S = \sqrt{аргумента: SN ^2 - ( $\frac{1}{2}$ AB ) ^2} аргумента = 3 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента$
$h_M = $\frac{1}{2}$ h_S = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента}{2}$
$V_MNLB = $\frac{1}{3}$ S_NLB \cdot h_M = 6 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента$
Вычислим площадь треугольника MLB. Пусть угол между боковым ребром пирамиды и прилежащей стороной основания равен β. Заметим, что:
$\cos бета = $\frac{AB}{2SA}$ = \frac{1}{4}$
$CM = $\frac{1}{2}$ SC = 6$
$CL = $\frac{2}{3}$ CD = 4$
Тогда
$MB = $\sqrt{аргумента: BC ^2 + CM ^2 - 2BC \cdot CM \cos бета}$ аргумента = 3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$
$ML = $\sqrt{аргумента: CL ^2 + CM ^2 - 2CL \cdot CM \cos бета}$ аргумента = 2 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
$BL = $\sqrt{аргумента: BC ^2 + CL ^2}$ аргумента = 2 $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента$
Применим формулу Герона:
$S_MLB = $\sqrt{аргумента: p ( p - a ) ( p - b ) ( p - c )}$ аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: ( \frac{3 $\sqrt{начало аргумента: 6}$ аргумента}{2} + $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента + $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента ) ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} + $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента - $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента ) ( $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента + ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} - $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента ) ) ( $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента - ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} - $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента ) )}аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: ( 6 $\sqrt{начало аргумента: 15}$ аргумента + $\frac{21}{2}$ ) ( 6 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента - $\frac{21}{2}$ )}аргумента = \sqrt{аргумента: 36 \cdot 15 - $\frac{441}{4}$} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 1719}$ аргумента}{2} = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента}{2}$ $S_MLB = $\sqrt{аргумента: p ( p - a ) ( p - b ) ( p - c )}$ аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: ( \frac{3 $\sqrt{начало аргумента: 6}$ аргумента}{2} + $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента + $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента ) ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} + $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента - $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента ) ( $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента + ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} - $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента ) ) ( $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента - ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} - $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента ) )}аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: ( 6 $\sqrt{начало аргумента: 15}$ аргумента + $\frac{21}{2}$ ) ( 6 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента - $\frac{21}{2}$ )}аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: 36 \cdot 15 - $\frac{441}{4}$} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 1719}$ аргумента}{2} = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента}{2}$
Следовательно,
$h_N= $\frac{3V_MNLB}{S_MLB}$ = \frac{3 \cdot 6 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента \cdot 2}{3 $\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента} = \frac{12 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента}{$\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента}$
Ответ: б) $\frac{12 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента}{$\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента}$
Пусть P — точка пересечения прямых CN и AB. Прямоугольные треугольники CDN и PAN равны по катету и острому углу, следовательно, CN = PN и CD = PA. Треугольники CLK и PBK подобны по двум углам, следовательно,
$\frac{CL}{2AB} = $\frac{CL}{BP}$ = $\frac{CK}{KP}$ = $\frac{\dfrac1}{2}$ CNKN + NP = $\frac{CN}{3CN}$ = \frac{1}{3}$
$\frac{CL}{AB} = \frac{2}{3}$
$\frac{DL}{CL} = $\frac{CD - CL}{CL}$ = $\frac{CD - \dfrac2}{3}$ CD\dfrac23CD = \frac{1}{2}$
б) Расстояние от прямой до параллельной ей плоскости = расстоянию от какой-либо точки этой прямой до этой плоскости. Найдем расстояние от точки N до плоскости α как длину высоты hN, пирамиды MNLB, проеденной из точки N на основание MLB. Находим:
$S_ABN = $\frac{1}{2}$ AN \cdot AB = $\frac{1}{4}$ AB ^2 = 9$
$S_DNL = $\frac{1}{2}$ DN \cdot DL = $\frac{1}{12}$ AB ^2 = 3$
$S_ABLD = $\frac{1}{2}$ ( AB + LD ) \cdot AD = $\frac{2}{3}$ AB ^2 = 24$
$S_NLB = S_ABLD - S_ABN - S_DNL = 12$
Высота hM пирамиды MNLB, опущенная из вершины M, равна половине высоты hS пирамиды SABCD, опущенной из вершины S. Получаем:
$DN = $\frac{1}{2}$ AD = $\frac{1}{2}$ AB = 3$
$SN = $\sqrt{аргумента: SD ^2 - DN ^2}$ аргумента = 3 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента$
$h_S = \sqrt{аргумента: SN ^2 - ( $\frac{1}{2}$ AB ) ^2} аргумента = 3 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента$
$h_M = $\frac{1}{2}$ h_S = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента}{2}$
$V_MNLB = $\frac{1}{3}$ S_NLB \cdot h_M = 6 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента$
Вычислим площадь треугольника MLB. Пусть угол между боковым ребром пирамиды и прилежащей стороной основания равен β. Заметим, что:
$\cos бета = $\frac{AB}{2SA}$ = \frac{1}{4}$
$CM = $\frac{1}{2}$ SC = 6$
$CL = $\frac{2}{3}$ CD = 4$
Тогда
$MB = $\sqrt{аргумента: BC ^2 + CM ^2 - 2BC \cdot CM \cos бета}$ аргумента = 3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$
$ML = $\sqrt{аргумента: CL ^2 + CM ^2 - 2CL \cdot CM \cos бета}$ аргумента = 2 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
$BL = $\sqrt{аргумента: BC ^2 + CL ^2}$ аргумента = 2 $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента$
Применим формулу Герона:
$S_MLB = $\sqrt{аргумента: p ( p - a ) ( p - b ) ( p - c )}$ аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: ( \frac{3 $\sqrt{начало аргумента: 6}$ аргумента}{2} + $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента + $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента ) ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} + $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента - $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента ) ( $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента + ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} - $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента ) ) ( $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента - ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} - $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента ) )}аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: ( 6 $\sqrt{начало аргумента: 15}$ аргумента + $\frac{21}{2}$ ) ( 6 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента - $\frac{21}{2}$ )}аргумента = \sqrt{аргумента: 36 \cdot 15 - $\frac{441}{4}$} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 1719}$ аргумента}{2} = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента}{2}$ $S_MLB = $\sqrt{аргумента: p ( p - a ) ( p - b ) ( p - c )}$ аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: ( \frac{3 $\sqrt{начало аргумента: 6}$ аргумента}{2} + $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента + $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента ) ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} + $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента - $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента ) ( $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента + ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} - $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента ) ) ( $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента - ( \frac{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{2} - $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента ) )}аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: ( 6 $\sqrt{начало аргумента: 15}$ аргумента + $\frac{21}{2}$ ) ( 6 $\sqrt{аргумента: 15}$ аргумента - $\frac{21}{2}$ )}аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: 36 \cdot 15 - $\frac{441}{4}$} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 1719}$ аргумента}{2} = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента}{2}$
Следовательно,
$h_N= $\frac{3V_MNLB}{S_MLB}$ = \frac{3 \cdot 6 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента \cdot 2}{3 $\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента} = \frac{12 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента}{$\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента}$
Ответ: б) $\frac{12 $\sqrt{аргумента: 14}$ аргумента}{$\sqrt{аргумента: 191}$ аргумента}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 12 корень из: начало аргумента: 14 конец аргумента , знаменатель: корень из: начало аргумента: 191 конец аргумента конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 71195 • Задание №18
Найдите все значения параметра а, при каждом из которых система
$система выражений x в квадрате плюс y в квад...
ID 64350 • Задание №1
[рис.] Площадь ромба равна 6. Одна из его диагоналей в 3 раза больше другой. Найдите меньшую диагональ....
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...