В правильной треугольной призме ABCA1B1C1 все ребра равны. Через середины ребер AB и CC1 проведена плоскость α. \text{tg} угла наклона плоскости α к основанию равен $\frac{2 $\sqrt{аргумента: 21}$ аргумента}{3}$
а) Докажите, что плоскость α делит одно из ребер основания A1B1C1 пополам.
б) Найдите отношение объемов, на которые плоскость α делит призму ABCA1B1C1.
а) Докажите, что плоскость α делит одно из ребер основания A1B1C1 пополам.
б) Найдите отношение объемов, на которые плоскость α делит призму ABCA1B1C1.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Без ограничения общности пусть плоскость α пересекает ребро A1C1 в его середине — в точке K. Докажем, что \text{tg} угла между плоскостями α и ABC равен $\frac{2 $\sqrt{аргумента: 21}$ аргумента}{3}$ Пусть прямая KN пересекает продолжения сторон AA1 и AC в точках R и Q соответственно. Проведем прямые RM и QM, пусть они пересекают ребра A1B1 и BC в точках P и T соответственно. Пусть все ребра призмы равны a. Опустим на прямую MQ перпендикуляр AH. Отрезок AH — проекция RH, поэтому по теореме о трех перпендикулярах прямая RH перпендикулярна прямой MQ. Следовательно, угол AHR — линейный угол двугранного угла, образованного плоскостями α и ABC с общим ребром HQ. Треугольники RA1K, KC1N и NCQ равны по катету и острому углу, поэтому
$A_1Q = A_1K = KC_1 = C_1N = NC = CQ = \frac{a}{2}$
Тогда $AR = AQ = $\frac{3}{2}$ a$ Найдем длину отрезка MQ по теореме \cos ов:
$MQ = $\sqrt{аргумента: AM ^2 + AQ ^2 - 2 \cos 60 в степени circ \cdot AM \cdot AQ}$ аргумента$
откуда $MQ = \frac{a $\sqrt{7}$}{2}$
Посчитаем площадь треугольника AMQ двумя способами:
$\frac{1}{2} AH \cdot MQ = $\frac{1}{2}$ AM \cdot AQ \cdot \sin 60 в степени circ = сильно AH = \frac{$\sqrt{3}$}{2} \cdot $\frac{AM \cdot AQ}{MQ}$ = сильно AH = \frac{3 $\sqrt{3}$ a}{4 $\sqrt{7}$}$ $\frac{1}{2} AH \cdot MQ = $\frac{1}{2}$ AM \cdot AQ \cdot \sin 60 в степени circ = сильно$
$ = сильно AH = \frac{$\sqrt{3}$}{2} \cdot $\frac{AM \cdot AQ}{MQ}$ = сильно AH = \frac{3 $\sqrt{3}$ a}{4 $\sqrt{7}$}$
Найдем \text{tg} угла AHR:
$\text{tg} \angle AHR = $\frac{AR}{AH}$ = $\frac{3}{2}$ a : \frac{3 $\sqrt{3}$ a}{4 $\sqrt{7}$} = \frac{2 $\sqrt{7}$}{$\sqrt{3}$} = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 21}$ аргумента}{3}$
что и требовалось доказать.
б) Знаем, что $V_ABCA_1B_1C_1 = \frac{a ^3 $\sqrt{3}$}{4}$ Пусть V1 и V2 — объемы многоугольников A1KNTMA и KC1NTBMP соответственно. Тогда:
$V_1 = V_ARQM - V_A_1RKP - V_CNQT$
$V_ARQM = $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{a}{2}$ \cdot \frac{$\sqrt{3}$}{2} \cdot $\frac{3a}{2}$ \cdot $\frac{3a}{2}$ = \frac{3 $\sqrt{3}$ a ^3}{32}$
$V_A_1RKP = $\frac{1}{27}$ V_ARQM = \frac{$\sqrt{3}$ a ^3}{288}$
Пирамиды подобны с коэффициентом $\frac{1}{3}$ поэтому $V_CNQT = $\frac{1}{3}$ S_CQT \cdot CN$ По теореме Менелая $\frac{AM}{MB} \cdot $\frac{BT}{TC}$ \cdot $\frac{CQ}{QA}$ = 1$ то есть $\frac{BT}{TC} = 3$ так как $BT + TC = a$ то $TC = $\frac{1}{4}$ a$ потому
$V_CNQT = $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{a}{4}$ \cdot \frac{$\sqrt{3}$}{2} \cdot $\frac{a}{2}$ \cdot $\frac{a}{2}$ = \frac{$\sqrt{3}$ a ^3}{192}$
Тогда
$V_1 = \frac{3 $\sqrt{3}$ a ^3}{32} - \frac{$\sqrt{3}$ a ^3}{288} - \frac{$\sqrt{3}$ a ^3}{192} = \frac{49 $\sqrt{3}$ a ^3}{576}$
$V_2 = \frac{a ^3 $\sqrt{3}$}{4} - \frac{49 $\sqrt{3}$ a ^3}{576} = \frac{95 $\sqrt{3}$ a ^3}{576}$
Таким образом, получаем, что
$\frac{V_1}{V_2} = \frac{49 $\sqrt{3}$ a ^3}{576} : \frac{95 $\sqrt{3}$ a ^3}{576} = \frac{49}{95}$
Ответ: б) $\frac{49}{95}$
$A_1Q = A_1K = KC_1 = C_1N = NC = CQ = \frac{a}{2}$
Тогда $AR = AQ = $\frac{3}{2}$ a$ Найдем длину отрезка MQ по теореме \cos ов:
$MQ = $\sqrt{аргумента: AM ^2 + AQ ^2 - 2 \cos 60 в степени circ \cdot AM \cdot AQ}$ аргумента$
откуда $MQ = \frac{a $\sqrt{7}$}{2}$
Посчитаем площадь треугольника AMQ двумя способами:
$\frac{1}{2} AH \cdot MQ = $\frac{1}{2}$ AM \cdot AQ \cdot \sin 60 в степени circ = сильно AH = \frac{$\sqrt{3}$}{2} \cdot $\frac{AM \cdot AQ}{MQ}$ = сильно AH = \frac{3 $\sqrt{3}$ a}{4 $\sqrt{7}$}$ $\frac{1}{2} AH \cdot MQ = $\frac{1}{2}$ AM \cdot AQ \cdot \sin 60 в степени circ = сильно$
$ = сильно AH = \frac{$\sqrt{3}$}{2} \cdot $\frac{AM \cdot AQ}{MQ}$ = сильно AH = \frac{3 $\sqrt{3}$ a}{4 $\sqrt{7}$}$
Найдем \text{tg} угла AHR:
$\text{tg} \angle AHR = $\frac{AR}{AH}$ = $\frac{3}{2}$ a : \frac{3 $\sqrt{3}$ a}{4 $\sqrt{7}$} = \frac{2 $\sqrt{7}$}{$\sqrt{3}$} = \frac{2 $\sqrt{аргумента: 21}$ аргумента}{3}$
что и требовалось доказать.
б) Знаем, что $V_ABCA_1B_1C_1 = \frac{a ^3 $\sqrt{3}$}{4}$ Пусть V1 и V2 — объемы многоугольников A1KNTMA и KC1NTBMP соответственно. Тогда:
$V_1 = V_ARQM - V_A_1RKP - V_CNQT$
$V_ARQM = $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{a}{2}$ \cdot \frac{$\sqrt{3}$}{2} \cdot $\frac{3a}{2}$ \cdot $\frac{3a}{2}$ = \frac{3 $\sqrt{3}$ a ^3}{32}$
$V_A_1RKP = $\frac{1}{27}$ V_ARQM = \frac{$\sqrt{3}$ a ^3}{288}$
Пирамиды подобны с коэффициентом $\frac{1}{3}$ поэтому $V_CNQT = $\frac{1}{3}$ S_CQT \cdot CN$ По теореме Менелая $\frac{AM}{MB} \cdot $\frac{BT}{TC}$ \cdot $\frac{CQ}{QA}$ = 1$ то есть $\frac{BT}{TC} = 3$ так как $BT + TC = a$ то $TC = $\frac{1}{4}$ a$ потому
$V_CNQT = $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{a}{4}$ \cdot \frac{$\sqrt{3}$}{2} \cdot $\frac{a}{2}$ \cdot $\frac{a}{2}$ = \frac{$\sqrt{3}$ a ^3}{192}$
Тогда
$V_1 = \frac{3 $\sqrt{3}$ a ^3}{32} - \frac{$\sqrt{3}$ a ^3}{288} - \frac{$\sqrt{3}$ a ^3}{192} = \frac{49 $\sqrt{3}$ a ^3}{576}$
$V_2 = \frac{a ^3 $\sqrt{3}$}{4} - \frac{49 $\sqrt{3}$ a ^3}{576} = \frac{95 $\sqrt{3}$ a ^3}{576}$
Таким образом, получаем, что
$\frac{V_1}{V_2} = \frac{49 $\sqrt{3}$ a ^3}{576} : \frac{95 $\sqrt{3}$ a ^3}{576} = \frac{49}{95}$
Ответ: б) $\frac{49}{95}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 49, знаменатель: 95 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 67507 • Задание №13
а) Решите уравнение $синус 8 Пи x плюс 1= косинус 4 Пи x плюс корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента ...
ID 69000 • Задание №15
Решите неравенство: $дробь: числитель: 14 в степени левая круглая скобка 1 плюс десятичный логарифм x правая к...
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...