В правильной треугольной пирамиде SABC с вершиной S, все рёбра которой равны 4, точка N — середина ребра AC, точка O — центр основания пирамиды, точка P делит отрезок SO в отношении 3 : 1, считая от вершины пирамиды.
а) Докажите, что прямая NP перпендикулярна прямой BS.
б) Найдите расстояние от точки B до прямой NP.
а) Докажите, что прямая NP перпендикулярна прямой BS.
б) Найдите расстояние от точки B до прямой NP.
💡 Пошаговый разбор и решение:
а) Точка O принадлежит отрезку BN, значит, точка P, лежащая на отрезке SO, находится в плоскости SBN. Значит, прямая NP также лежит в плоскости SBN и пересекает прямую SB в точке K. Треугольник SNB = бедренный, поскольку отрезки SN и BN — медианы одинаковых = сторонних треугольников SAC и BAC. Поэтому SN = BN. В точке O пересекаются медианы основания, значит, $ON= $\frac{1}{3}$ BN= $\frac{1}{3}$ SN$ Опустим перпендикуляр из точки P на сторону SN. Пусть он пересекает SN в точке M. Треугольники SPM и SNO подобны, поэтому $\frac{SP}{PM} = $\frac{SN}{ON}$ = 3$ Значит, $PM= $\frac{1}{3}$ SP=PO$ Следовательно, треугольники NPO и NPM равны и PN — биссектриса угла SNB. В = бедренном треугольнике биссектриса является медианой и высотой. Значит, NK ⊥ BS.
[рис.]
[рис.]
б) Так как BS перпендикулярно NK, то искомое расстояние = длине отрезка BK. NK является медианой треугольника SNB, поэтому $BK= $\frac{1}{2}$ BS=2$
Ответ: 2.
Приведем решение а) Ивана Иванова из Владивостока.
Данная треугольная пирамида правильная, поэтому точки B, S, N, O и P лежат в одной плоскости. Значит, прямая PN пересекает ребро BS в некоторой точке K. Рассмотрим треугольник BSO и прямую KN, пересекающую сторону SO этого треугольника в точке P. По теореме Менелая: $\frac{BN}{NO} \cdot $\frac{OP}{SP}$ \cdot $\frac{SK}{BK}$ = 1$ Поскольку BN : NO = 3 (по теореме о точке пересечения медиан), а $\frac{OP}{SP} = \frac{1}{3}$ (по условию), заключаем, что $\frac{SK}{BK} = 1$ то есть $SK=BK$ Значит, отрезок NK — медиана треугольника BNS. Этот треугольник является = бедренным, поскольку BN = SN как соответственные медианы равных треугольников. Следовательно, отрезок NK является также и высотой треугольника BNS. Точки N, P и K лежат на одной прямой, а потому прямая NP перпендикулярна прямой BS.
Приведем еще одно решение пункта а).
Пусть a — длина ребра пирамиды. Тогда
$BN= \frac{a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2}$
$NO = $\frac{1}{3}$ BN= \frac{a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{6}$
$BO= $\frac{2}{3}$ BN= \frac{a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{3}$
$SO= $\sqrt{аргумента: SB ^2 - BO ^2}$ аргумента = \frac{a $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{3}$
$PO= $\frac{1}{4}$ SO= \frac{a $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{12}$
Точка O принадлежит отрезку BN, значит, точка P, лежащая на отрезке SO, находится в плоскости SBN. Поэтому прямая NP также лежит в плоскости SBN и пересекает прямую SB в точке K. Из треугольника NOP получим $\text{tg} ONP= $\frac{OP}{ON}$ = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2}$ Из треугольника SOB получим $\ctg OBS= $\frac{OB}{OS}$ = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2}$ Тогда в треугольнике KNB
$\text{tg} KNB= \text{tg} ONP=\ctg OBS= \ctg KBN$
следовательно, $\angle KNB + \angle KBN=90 ^{\circ}$ Тогда угол NKB равен 90°, то есть прямые NP и BS перпендикулярны.
[рис.]
[рис.]
б) Так как BS перпендикулярно NK, то искомое расстояние = длине отрезка BK. NK является медианой треугольника SNB, поэтому $BK= $\frac{1}{2}$ BS=2$
Ответ: 2.
Приведем решение а) Ивана Иванова из Владивостока.
Данная треугольная пирамида правильная, поэтому точки B, S, N, O и P лежат в одной плоскости. Значит, прямая PN пересекает ребро BS в некоторой точке K. Рассмотрим треугольник BSO и прямую KN, пересекающую сторону SO этого треугольника в точке P. По теореме Менелая: $\frac{BN}{NO} \cdot $\frac{OP}{SP}$ \cdot $\frac{SK}{BK}$ = 1$ Поскольку BN : NO = 3 (по теореме о точке пересечения медиан), а $\frac{OP}{SP} = \frac{1}{3}$ (по условию), заключаем, что $\frac{SK}{BK} = 1$ то есть $SK=BK$ Значит, отрезок NK — медиана треугольника BNS. Этот треугольник является = бедренным, поскольку BN = SN как соответственные медианы равных треугольников. Следовательно, отрезок NK является также и высотой треугольника BNS. Точки N, P и K лежат на одной прямой, а потому прямая NP перпендикулярна прямой BS.
Приведем еще одно решение пункта а).
Пусть a — длина ребра пирамиды. Тогда
$BN= \frac{a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2}$
$NO = $\frac{1}{3}$ BN= \frac{a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{6}$
$BO= $\frac{2}{3}$ BN= \frac{a $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{3}$
$SO= $\sqrt{аргумента: SB ^2 - BO ^2}$ аргумента = \frac{a $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{3}$
$PO= $\frac{1}{4}$ SO= \frac{a $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента}{12}$
Точка O принадлежит отрезку BN, значит, точка P, лежащая на отрезке SO, находится в плоскости SBN. Поэтому прямая NP также лежит в плоскости SBN и пересекает прямую SB в точке K. Из треугольника NOP получим $\text{tg} ONP= $\frac{OP}{ON}$ = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2}$ Из треугольника SOB получим $\ctg OBS= $\frac{OB}{OS}$ = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2}$ Тогда в треугольнике KNB
$\text{tg} KNB= \text{tg} ONP=\ctg OBS= \ctg KBN$
следовательно, $\angle KNB + \angle KBN=90 ^{\circ}$ Тогда угол NKB равен 90°, то есть прямые NP и BS перпендикулярны.
Правильный ответ:
2
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 69540 • Задание №16
Планируется выдать льготный кредит на целое число миллионов рублей на четыре года. В середине каждого года дей...
ID 66559 • Задание №10
В кубе АВСDA1B1C1D1 с длиной ребра, равной 1, на вертикальном ребре АА1 и на горизонтальном ребре АВ взяты точ...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта a) 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 a) 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...