В прямоугольном параллелепипеде ABCDA1B1C1D1 известно, что $AB = 3$ $A D = 4$ и $A A_1 = 6$ Через точки B1 и D параллельно прямой AC проведена плоскость, пересекающая ребро CC1 в точке K.
а) Докажите, что K — середина CC1.
б) Найдите расстояние от точки B до плоскости сечения.
а) Докажите, что K — середина CC1.
б) Найдите расстояние от точки B до плоскости сечения.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Пусть плоскость сечения пересекает AA1 в точке M. Тогда прямые MK и AC лежат в одной плоскости. Если прямые MK и AC пересекаются, то плоскость B1KD и прямая AC имеют хотя бы одну общую точку, а это невозможно. Значит, прямая MK параллельна диагонали основания AC, а потому $AM = KC$ Треугольники B1C1K и AMD равны по катету и гипотенузе, поэтому $C_1 K = AM = KC$ Значит, K — середина CC1.
б) Пусть N — середина BB1, а L — середина DD1. Тогда MN параллельна AB и KL параллельна CD. По теореме Пифагора
$MD = $\sqrt{аргумента: 3 ^2 + 4 ^2}$ аргумента = 5$
$KD = $\sqrt{аргумента: 3 ^2 + 3 ^2}$ аргумента = 3 \sqrt{2}$
$MK = $\sqrt{аргумента: 3 ^2 + 4 ^2}$ аргумента = 5$
Найдем объем пирамиды BMKD:
$V_BMKD = V_ABCDMNKL - V_MABD - V_KCBD - V_DKLM - V_BKNM =$
$= V_ABCDMNKL - 4V_MABD=3 \cdot 3 \cdot 4 - $\frac{4}{3}$ \cdot 3 \cdot 3 \cdot 4 \cdot $\frac{1}{2}$ = 12$ $V_BMKD =$
$= V_ABCDMNKL - V_MABD - V_KCBD - V_DKLM - V_BKNM =$
$= V_ABCDMNKL - 4V_MABD=3 \cdot 3 \cdot 4 - $\frac{4}{3}$ \cdot 3 \cdot 3 \cdot 4 \cdot $\frac{1}{2}$ = 12$ $V_BMKD =$
$= V_ABCDMNKL - V_MABD - V_KCBD - V_DKLM - V_BKNM =$
$= V_ABCDMNKL - 4V_MABD=$
$=3 \cdot 3 \cdot 4 - $\frac{4}{3}$ \cdot 3 \cdot 3 \cdot 4 \cdot $\frac{1}{2}$ = 12$
[рис.]
Найдем площадь = бедренного треугольника KMD:
$S_KMD = $\frac{1}{2}$ \cdot 3 $\sqrt{2}$ \cdot \sqrt{аргумента: 5 ^2 - ( \frac{3 $\sqrt{2}$} аргумента 2 ) ^2 } } = \frac{3 корень из { 41}{,}}{2}$
Тогда $12 = $\frac{1}{3}$ \cdot h \cdot \frac{3 $\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента}{2}$ где h — искомое расстояние. Находим:
$h = \frac{24}{$\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента} = \frac{24 $\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента}{41}$
Ответ: б) $\frac{24 $\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента}{41}$
Приведем решение методом координат (Александр Турбанов, Липецк).
а) Введем систему координат с началом в точке B, оси направим вдоль ребер параллелепипеда так, как показано на рисунке. В этой системе координат:
$B_1 ( 0; 0; 6 )$
$A ( 3; 0; 0 )$
$D ( 3; 4; 0 )$
$C ( 0; 4; 0 )$
$C_1 ( 0; 4; 6 )$
$B ( 0; 0; 0 )$
Пусть точка T — середина СС1, тогда $T ( 0; 4; 3 )$ $\overrightarrowAC = ( - 3; 4; 0 )$ Пусть α — плоскость, проходящая через точки B1 и D параллельно стороне AC. Уравнение плоскости имеет вид $Ax + By + Cz + D = 0$ где $\vecn = ( A; B; C )$ — нормаль к плоскости α. Плоскость α параллельна стороне AC, поэтому $\vecn \perp \overrightarrowAC$ то есть $\vecn \cdot \overrightarrowAC = 0$ Запишем систему:
[рис.]
$$$\begin{cases} 6C + D = 0 \\[6pt] 3A + 4 B + D = 0 \\[6pt] - 3 A + 4 B = 0 \end{cases}$$$
откуда находим, что: $C = - \frac{D}{6}$ $B = - \frac{D}{8}$ и $A = - \frac{D}{6}$ Тогда $ - $\frac{D}{6}$ x - $\frac{D}{8}$ y - $\frac{D}{6}$ z + D = 0$ а потому уравнение плоскости α принимает вид
$4x + 3y + 4z - 24 = 0$
Подставим координаты точки T в найденное уравнение, находим:
$4 \cdot 0 + 3 \cdot 4 + 4 \cdot 3 - 24 = 0$
Равенство верно, поэтому точка T принадлежит плоскости α и совпадает с точкой K, а значит, плоскость α пересекает сторону CC1 в середине.
б) По формуле расстояния от точки до плоскости находим:
$\rho ( B; альфа ) = \frac{|0 + 0 + 0 - 24|}{$\sqrt{аргумента: 4 ^2 + 3 ^2 + 4 ^2}$ аргумента} = \frac{24}{$\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента} = \frac{24 $\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента}{41}$
б) Пусть N — середина BB1, а L — середина DD1. Тогда MN параллельна AB и KL параллельна CD. По теореме Пифагора
$MD = $\sqrt{аргумента: 3 ^2 + 4 ^2}$ аргумента = 5$
$KD = $\sqrt{аргумента: 3 ^2 + 3 ^2}$ аргумента = 3 \sqrt{2}$
$MK = $\sqrt{аргумента: 3 ^2 + 4 ^2}$ аргумента = 5$
Найдем объем пирамиды BMKD:
$V_BMKD = V_ABCDMNKL - V_MABD - V_KCBD - V_DKLM - V_BKNM =$
$= V_ABCDMNKL - 4V_MABD=3 \cdot 3 \cdot 4 - $\frac{4}{3}$ \cdot 3 \cdot 3 \cdot 4 \cdot $\frac{1}{2}$ = 12$ $V_BMKD =$
$= V_ABCDMNKL - V_MABD - V_KCBD - V_DKLM - V_BKNM =$
$= V_ABCDMNKL - 4V_MABD=3 \cdot 3 \cdot 4 - $\frac{4}{3}$ \cdot 3 \cdot 3 \cdot 4 \cdot $\frac{1}{2}$ = 12$ $V_BMKD =$
$= V_ABCDMNKL - V_MABD - V_KCBD - V_DKLM - V_BKNM =$
$= V_ABCDMNKL - 4V_MABD=$
$=3 \cdot 3 \cdot 4 - $\frac{4}{3}$ \cdot 3 \cdot 3 \cdot 4 \cdot $\frac{1}{2}$ = 12$
[рис.]
Найдем площадь = бедренного треугольника KMD:
$S_KMD = $\frac{1}{2}$ \cdot 3 $\sqrt{2}$ \cdot \sqrt{аргумента: 5 ^2 - ( \frac{3 $\sqrt{2}$} аргумента 2 ) ^2 } } = \frac{3 корень из { 41}{,}}{2}$
Тогда $12 = $\frac{1}{3}$ \cdot h \cdot \frac{3 $\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента}{2}$ где h — искомое расстояние. Находим:
$h = \frac{24}{$\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента} = \frac{24 $\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента}{41}$
Ответ: б) $\frac{24 $\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента}{41}$
Приведем решение методом координат (Александр Турбанов, Липецк).
а) Введем систему координат с началом в точке B, оси направим вдоль ребер параллелепипеда так, как показано на рисунке. В этой системе координат:
$B_1 ( 0; 0; 6 )$
$A ( 3; 0; 0 )$
$D ( 3; 4; 0 )$
$C ( 0; 4; 0 )$
$C_1 ( 0; 4; 6 )$
$B ( 0; 0; 0 )$
Пусть точка T — середина СС1, тогда $T ( 0; 4; 3 )$ $\overrightarrowAC = ( - 3; 4; 0 )$ Пусть α — плоскость, проходящая через точки B1 и D параллельно стороне AC. Уравнение плоскости имеет вид $Ax + By + Cz + D = 0$ где $\vecn = ( A; B; C )$ — нормаль к плоскости α. Плоскость α параллельна стороне AC, поэтому $\vecn \perp \overrightarrowAC$ то есть $\vecn \cdot \overrightarrowAC = 0$ Запишем систему:
[рис.]
$$$\begin{cases} 6C + D = 0 \\[6pt] 3A + 4 B + D = 0 \\[6pt] - 3 A + 4 B = 0 \end{cases}$$$
откуда находим, что: $C = - \frac{D}{6}$ $B = - \frac{D}{8}$ и $A = - \frac{D}{6}$ Тогда $ - $\frac{D}{6}$ x - $\frac{D}{8}$ y - $\frac{D}{6}$ z + D = 0$ а потому уравнение плоскости α принимает вид
$4x + 3y + 4z - 24 = 0$
Подставим координаты точки T в найденное уравнение, находим:
$4 \cdot 0 + 3 \cdot 4 + 4 \cdot 3 - 24 = 0$
Равенство верно, поэтому точка T принадлежит плоскости α и совпадает с точкой K, а значит, плоскость α пересекает сторону CC1 в середине.
б) По формуле расстояния от точки до плоскости находим:
$\rho ( B; альфа ) = \frac{|0 + 0 + 0 - 24|}{$\sqrt{аргумента: 4 ^2 + 3 ^2 + 4 ^2}$ аргумента} = \frac{24}{$\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента} = \frac{24 $\sqrt{аргумента: 41}$ аргумента}{41}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 24 корень из: начало аргумента: 41 конец аргумента , знаменатель: 41 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 68108 • Задание №14
Дана правильная четырёхугольная пирамида SABCD. Точка M — середина SA, на ребре SB отмечена точка N так, что ...
ID 69337 • Задание №15
Площадь треугольника АВС равна 72, а сумма длин сторон АС и ВС равна 24.
а) Докажите, что треугольник АВС пря...
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...