В тетраэдре ABCD противоположные ребра попарно равны. Точки M, N и K середины боковых ребер BD, AC и DC соответственно. Через точку K проведена секущая плоскость α, параллельная ребрам BD и AC.
а) Докажите, что прямая MN перпендикулярна плоскости α.
б) Найдите расстояние от точки M до плоскости α, если $AC = BD = 14$ $BC = AD = 13$ и $AB = CD = 15$
а) Докажите, что прямая MN перпендикулярна плоскости α.
б) Найдите расстояние от точки M до плоскости α, если $AC = BD = 14$ $BC = AD = 13$ и $AB = CD = 15$
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Грани ABD и CBD равны по трем сторонам, следовательно, равны их медианы AM и CM, проведенные к общей стороне BD. Значит, треугольник ACM = бедренный, поэтому его медиана MN также является высотой, а значит, отрезок MN перпендикулярен стороне AC. Аналогично, рассматривая грани BAC и DAC с общим ребром AС, доказывается, что отрезок MN перпендикулярен ребру BD.
Пусть плоскость α пересекает ребра AD, AB и BC в точках L, P и Q, соответственно (см. рис.). По условию секущая плоскость параллельна ребрам AC и BD, а потому прямые KQ и DB, а также PQ и AC попарно параллельны. Тогда из перпендикулярности прямой MN прямым AC и BD следует перпендикулярность прямой MN прямым KQ и PQ. Таким образом, прямая MN перпендикулярна двум пересекающимся прямым, лежащим в плоскости α, а потому перпендикулярна и всей плоскости α.
б) Из рассуждений п. а) следует, что стороны сечения являются средними линиями тех граней, в которых они лежат. Это означает, что сечение разбивает тетраэдр на две равные фигуры, и потому делит отрезок MN пополам. Тогда расстояние от точки M до плоскости α = половине длины MN.
Запишем теорему \cos ов для треугольника ACD:
$CD ^2 = AD ^2 + AC ^2 - 2 \cdot AD \cdot AC \cdot \cos альфа$
Тогда
$225 = 169 + 196 - 2 \cdot 13 \cdot 14 \cdot \cos альфа = сильно \cos альфа = \frac{5}{13}$
По теореме \cos ов вычислим отрезок DN из треугольника AВТ. Находим:
$DN ^2 = AD ^2 + AN ^2 - 2 \cdot AD \cdot AN \cdot \cos альфа = 169 + 49 - 2 \cdot 13 \cdot 7 \cdot $\frac{5}{13}$ = 148$ $DN ^2 = AD ^2 + AN ^2 - 2 \cdot AD \cdot AN \cdot \cos альфа =$
$= 169 + 49 - 2 \cdot 13 \cdot 7 \cdot $\frac{5}{13}$ = 148$
Из прямоугольного треугольника DMN найдем
$MN= $\sqrt{аргумента: DN ^2 - DM ^2}$ аргумента =3 $\sqrt{аргумента: 11}$ аргумента$
следовательно,
$d ( M, альфа ) = $\frac{1}{2}$ MN= \frac{3 $\sqrt{аргумента: 11}$ аргумента}{2}$
Ответ: б) $\frac{3 $\sqrt{аргумента: 11}$ аргумента}{2}$
Пусть плоскость α пересекает ребра AD, AB и BC в точках L, P и Q, соответственно (см. рис.). По условию секущая плоскость параллельна ребрам AC и BD, а потому прямые KQ и DB, а также PQ и AC попарно параллельны. Тогда из перпендикулярности прямой MN прямым AC и BD следует перпендикулярность прямой MN прямым KQ и PQ. Таким образом, прямая MN перпендикулярна двум пересекающимся прямым, лежащим в плоскости α, а потому перпендикулярна и всей плоскости α.
б) Из рассуждений п. а) следует, что стороны сечения являются средними линиями тех граней, в которых они лежат. Это означает, что сечение разбивает тетраэдр на две равные фигуры, и потому делит отрезок MN пополам. Тогда расстояние от точки M до плоскости α = половине длины MN.
Запишем теорему \cos ов для треугольника ACD:
$CD ^2 = AD ^2 + AC ^2 - 2 \cdot AD \cdot AC \cdot \cos альфа$
Тогда
$225 = 169 + 196 - 2 \cdot 13 \cdot 14 \cdot \cos альфа = сильно \cos альфа = \frac{5}{13}$
По теореме \cos ов вычислим отрезок DN из треугольника AВТ. Находим:
$DN ^2 = AD ^2 + AN ^2 - 2 \cdot AD \cdot AN \cdot \cos альфа = 169 + 49 - 2 \cdot 13 \cdot 7 \cdot $\frac{5}{13}$ = 148$ $DN ^2 = AD ^2 + AN ^2 - 2 \cdot AD \cdot AN \cdot \cos альфа =$
$= 169 + 49 - 2 \cdot 13 \cdot 7 \cdot $\frac{5}{13}$ = 148$
Из прямоугольного треугольника DMN найдем
$MN= $\sqrt{аргумента: DN ^2 - DM ^2}$ аргумента =3 $\sqrt{аргумента: 11}$ аргумента$
следовательно,
$d ( M, альфа ) = $\frac{1}{2}$ MN= \frac{3 $\sqrt{аргумента: 11}$ аргумента}{2}$
Ответ: б) $\frac{3 $\sqrt{аргумента: 11}$ аргумента}{2}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 3 корень из: начало аргумента: 11 конец аргумента , знаменатель: 2 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 65614 • Задание №6
[рис.] В треугольнике ABC угол C равен 90°, синус внешнего угла при вершине A равен $дробь: числитель: корень ...
ID 64483 • Задание №1
На рисунке показано изменение температуры воздуха на протяжении трех суток. По горизонтали указывается дата и ...
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...