В правильной треугольной призме ABCA1B1C1 со стороной основания 16 на ребрах AC и A1C1 выбраны соответственно точки M и K так, что AM : MC = 11 : 5, A1K : KC1 = 3 : 5, точка N — середина BC.
а) Докажите, что точка B1 лежит в плоскости KMN.
б) Найдите высоту призмы, если известно, что она равна расстоянию от точки C1 до плоскости KMN.
а) Докажите, что точка B1 лежит в плоскости KMN.
б) Найдите высоту призмы, если известно, что она равна расстоянию от точки C1 до плоскости KMN.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Стороны основания правильной треугольной призмы ABCA1B1C1 равны 16, поэтому
$A_1K = 6$
$KC_1 = 10$
$AM = 11$
$MC = 5$
$BN = NC = 8$
Продлим прямую KM до пересечения с прямой CC1 в точке P. Прямая MC параллельна прямой KC1 и $MC = $\frac{1}{2}$ KC_1$ Отрезок MC — средняя линия треугольника KC1P, следовательно, отрезки CC1 и CP равны. Тогда прямая B1P должна пересекать BC в середине, значит, точка N лежит на прямой B1P, а потому лежит в плоскости KMN.
б) Пусть $AA_1 = x$ тогда высота пирамиды C1KB1P, проведенная из точки C, тоже равна x. Выразим объем пирамиды C1KB1P двумя способами:
$V = $\frac{1}{3}$ \cdot PC_1 \cdot S_KC_1B_1 = $\frac{1}{3}$ \cdot x \cdot S_KB_1P$
Отрезок PC1 равен 2x. Используя теорему Пифагора и теорему \cos ов, вычислим:
$KB_1 = \sqrt{аргумента: 10 ^2 + 16 ^2 - 2 \cdot 10 \cdot 16 \cdot $\frac{1}{2}$} аргумента = 14$
$KP = $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 100}$ аргумента$
$B_1P = $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 256}$ аргумента$
откуда
$\cos \angle B_1KP = $\frac{KB_1 ^2 + KP ^2 - B_1P ^2}{2KB_1 \cdot KP}$ = \frac{196 + 4x ^2 + 100 - 4x ^2 - 256}{2 \cdot 14 \cdot $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 100}$ аргумента} = \frac{5}{7 $\sqrt{аргумента: x ^2 + 25}$ аргумента}$ $\cos \angle B_1KP = $\frac{KB_1 ^2 + KP ^2 - B_1P ^2}{2KB_1 \cdot KP}$ =$
$= \frac{196 + 4x ^2 + 100 - 4x ^2 - 256}{2 \cdot 14 \cdot $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 100}$ аргумента} = \frac{5}{7 $\sqrt{аргумента: x ^2 + 25}$ аргумента}$
Значит,
$\sin \angle B_1KP = \frac{$\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента}{7 $\sqrt{аргумента: x ^2 + 25}$ аргумента}$
Выразим площади треугольников KB1P и KC1B1:
$S_KB_1P = $\frac{1}{2}$ \cdot 14 \cdot $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 100}$ аргумента \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента}{7 $\sqrt{аргумента: x ^2 + 25}$ аргумента} = 2 $\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента$
$S_KC_1B_1 = $\frac{1}{2}$ \cdot 10 \cdot 16 \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} = 40 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
Таким образом, получим:
$\frac{1}{3} \cdot 2x \cdot 40 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента = $\frac{1}{3}$ x $\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента \cdot 2 = сильно 49x ^2 + 1200 = 4800 = сильно x ^2 = $\frac{3600}{49}$ \underset x больше 0 \mathop = сильно x = \frac{60}{7}$ $\frac{1}{3} \cdot 2x \cdot 40 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента = $\frac{1}{3}$ x $\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента \cdot 2 = сильно$
$ = сильно 49x ^2 + 1200 = 4800 = сильно x ^2 = $\frac{3600}{49}$ \underset x больше 0 \mathop = сильно x = \frac{60}{7}$
Ответ: б) $\frac{60}{7}$
$A_1K = 6$
$KC_1 = 10$
$AM = 11$
$MC = 5$
$BN = NC = 8$
Продлим прямую KM до пересечения с прямой CC1 в точке P. Прямая MC параллельна прямой KC1 и $MC = $\frac{1}{2}$ KC_1$ Отрезок MC — средняя линия треугольника KC1P, следовательно, отрезки CC1 и CP равны. Тогда прямая B1P должна пересекать BC в середине, значит, точка N лежит на прямой B1P, а потому лежит в плоскости KMN.
б) Пусть $AA_1 = x$ тогда высота пирамиды C1KB1P, проведенная из точки C, тоже равна x. Выразим объем пирамиды C1KB1P двумя способами:
$V = $\frac{1}{3}$ \cdot PC_1 \cdot S_KC_1B_1 = $\frac{1}{3}$ \cdot x \cdot S_KB_1P$
Отрезок PC1 равен 2x. Используя теорему Пифагора и теорему \cos ов, вычислим:
$KB_1 = \sqrt{аргумента: 10 ^2 + 16 ^2 - 2 \cdot 10 \cdot 16 \cdot $\frac{1}{2}$} аргумента = 14$
$KP = $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 100}$ аргумента$
$B_1P = $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 256}$ аргумента$
откуда
$\cos \angle B_1KP = $\frac{KB_1 ^2 + KP ^2 - B_1P ^2}{2KB_1 \cdot KP}$ = \frac{196 + 4x ^2 + 100 - 4x ^2 - 256}{2 \cdot 14 \cdot $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 100}$ аргумента} = \frac{5}{7 $\sqrt{аргумента: x ^2 + 25}$ аргумента}$ $\cos \angle B_1KP = $\frac{KB_1 ^2 + KP ^2 - B_1P ^2}{2KB_1 \cdot KP}$ =$
$= \frac{196 + 4x ^2 + 100 - 4x ^2 - 256}{2 \cdot 14 \cdot $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 100}$ аргумента} = \frac{5}{7 $\sqrt{аргумента: x ^2 + 25}$ аргумента}$
Значит,
$\sin \angle B_1KP = \frac{$\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента}{7 $\sqrt{аргумента: x ^2 + 25}$ аргумента}$
Выразим площади треугольников KB1P и KC1B1:
$S_KB_1P = $\frac{1}{2}$ \cdot 14 \cdot $\sqrt{аргумента: 4x ^2 + 100}$ аргумента \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента}{7 $\sqrt{аргумента: x ^2 + 25}$ аргумента} = 2 $\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента$
$S_KC_1B_1 = $\frac{1}{2}$ \cdot 10 \cdot 16 \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} = 40 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
Таким образом, получим:
$\frac{1}{3} \cdot 2x \cdot 40 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента = $\frac{1}{3}$ x $\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента \cdot 2 = сильно 49x ^2 + 1200 = 4800 = сильно x ^2 = $\frac{3600}{49}$ \underset x больше 0 \mathop = сильно x = \frac{60}{7}$ $\frac{1}{3} \cdot 2x \cdot 40 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента = $\frac{1}{3}$ x $\sqrt{аргумента: 49x ^2 + 1200}$ аргумента \cdot 2 = сильно$
$ = сильно 49x ^2 + 1200 = 4800 = сильно x ^2 = $\frac{3600}{49}$ \underset x больше 0 \mathop = сильно x = \frac{60}{7}$
Ответ: б) $\frac{60}{7}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 60, знаменатель: 7 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 66019 • Задание №8
а) Решите уравнение $синус в квадрате x плюс косинус в квадрате 3x=1$
б) Найдите все корни на промежутке $ле...
ID 66135 • Задание №8
а) Решите уравнение $корень из: начало аргумента: 2 минус 3 косинус 2x конец аргумента = корень из: начало ар...
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...