В правильной шестиугольной пирамиде SABCDEF с вершиной S на боковом ребре SE отмечена точка K такая, что $SK : KE = 2 : 3$
а) Докажите, что плоскость ACK делит ребра SF и SD пополам.
б) Найдите отношение, в котором плоскость АСK делит объем пирамиды SABCDEF.
а) Докажите, что плоскость ACK делит ребра SF и SD пополам.
б) Найдите отношение, в котором плоскость АСK делит объем пирамиды SABCDEF.
💡 Пошаговый разбор и решение:
а) Пусть прямая AC пересекает прямую BE в точке R, прямая FD пересекает прямую BE в точке T, плоскость ACK пересекает прямую SF в точке P, а прямую SD в точке Q, и пусть прямая RK пересекает прямую PQ в точке N (см. рис. 1).
[рис.]
Рис. 1
[рис.]
Рис. 2
Запишем теорему Менелая для треугольника TSE (см. рис. 2): $\frac{EK}{KS} \cdot $\frac{SN}{NT}$ \cdot $\frac{TR}{RE}$ = 1$ Из треугольника ETD и правильного шестиугольника ABCDEF получаем, что $TE = $\frac{1}{2}$ \cdot DE = $\frac{1}{4}$ \cdot BE$ а тогда $\frac{TR}{RE} = \frac{2}{3}$ и
$\frac{3}{2} \cdot $\frac{SN}{NT}$ \cdot $\frac{2}{3}$ = 1 = сильно $\frac{SN}{NT}$ = 1 = сильно SN = NT$
Следовательно, точка N — середина отрезка ST. Заметим, что прямая PQ параллельна прямой AC, поскольку прямая AC параллельна плоскости SDF. Тогда
$\frac{SP}{PF} = $\frac{SN}{NT}$ = \frac{SQ}{QD}$
Итак, плоскость ACK пересекает ребра SB и SD в их серединах.
б) Заметим, что $S_ABC = S_FED = $\frac{1}{6}$ S_ABCDEF$ Кроме того, $S_ACF = S_DCF = $\frac{1}{3}$ S_ABCDEF$ Разобьем многогранник SABCQKP на пирамиды SABC, SAPC, SPQC, SPQK. Тогда имеем:
$V_SABC = $\frac{1}{6}$ V_SABCDEF$
$V_SAPC = $\frac{SP}{SF}$ \cdot V_SACF = $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ V_SABCDEF = $\frac{1}{6}$ V_SABCDEF$
$V_SPQC = $\frac{SP}{SF}$ \cdot $\frac{SQ}{SD}$ \cdot V_SFDC = $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ V_SABCDEF = $\frac{1}{12}$ V_SABCDEF$
$V_SPQK = $\frac{SP}{SF}$ \cdot $\frac{SK}{SE}$ \cdot $\frac{SQ}{SD}$ \cdot V_SFED = $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{2}{5}$ \cdot V_SFED = $\frac{1}{10}$ \cdot $\frac{1}{6}$ \cdot V_SABCDEF = $\frac{1}{60}$ V_SABCDEF$ $V_SPQK = $\frac{SP}{SF}$ \cdot $\frac{SK}{SE}$ \cdot $\frac{SQ}{SD}$ \cdot V_SFED = $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{2}{5}$ \cdot V_SFED =$
$= $\frac{1}{10}$ \cdot $\frac{1}{6}$ \cdot V_SABCDEF = $\frac{1}{60}$ V_SABCDEF$ $V_SPQK = $\frac{SP}{SF}$ \cdot $\frac{SK}{SE}$ \cdot $\frac{SQ}{SD}$ \cdot V_SFED =$
$= $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{2}{5}$ \cdot V_SFED =$
$= $\frac{1}{10}$ \cdot $\frac{1}{6}$ \cdot V_SABCDEF = $\frac{1}{60}$ V_SABCDEF$
Складывая, получим:
$V_SABCQKP = V_SABCDEF \cdot ( $\frac{1}{6}$ + $\frac{1}{6}$ + $\frac{1}{12}$ + $\frac{1}{60}$ ) = $\frac{13}{30}$ V_SABCDEF$
Таким образом, плоскость ACK делит объем пирамиды в отношении 13 : 17.
Ответ: б) 13 : 17.
[рис.]
Рис. 1
[рис.]
Рис. 2
Запишем теорему Менелая для треугольника TSE (см. рис. 2): $\frac{EK}{KS} \cdot $\frac{SN}{NT}$ \cdot $\frac{TR}{RE}$ = 1$ Из треугольника ETD и правильного шестиугольника ABCDEF получаем, что $TE = $\frac{1}{2}$ \cdot DE = $\frac{1}{4}$ \cdot BE$ а тогда $\frac{TR}{RE} = \frac{2}{3}$ и
$\frac{3}{2} \cdot $\frac{SN}{NT}$ \cdot $\frac{2}{3}$ = 1 = сильно $\frac{SN}{NT}$ = 1 = сильно SN = NT$
Следовательно, точка N — середина отрезка ST. Заметим, что прямая PQ параллельна прямой AC, поскольку прямая AC параллельна плоскости SDF. Тогда
$\frac{SP}{PF} = $\frac{SN}{NT}$ = \frac{SQ}{QD}$
Итак, плоскость ACK пересекает ребра SB и SD в их серединах.
б) Заметим, что $S_ABC = S_FED = $\frac{1}{6}$ S_ABCDEF$ Кроме того, $S_ACF = S_DCF = $\frac{1}{3}$ S_ABCDEF$ Разобьем многогранник SABCQKP на пирамиды SABC, SAPC, SPQC, SPQK. Тогда имеем:
$V_SABC = $\frac{1}{6}$ V_SABCDEF$
$V_SAPC = $\frac{SP}{SF}$ \cdot V_SACF = $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ V_SABCDEF = $\frac{1}{6}$ V_SABCDEF$
$V_SPQC = $\frac{SP}{SF}$ \cdot $\frac{SQ}{SD}$ \cdot V_SFDC = $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ V_SABCDEF = $\frac{1}{12}$ V_SABCDEF$
$V_SPQK = $\frac{SP}{SF}$ \cdot $\frac{SK}{SE}$ \cdot $\frac{SQ}{SD}$ \cdot V_SFED = $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{2}{5}$ \cdot V_SFED = $\frac{1}{10}$ \cdot $\frac{1}{6}$ \cdot V_SABCDEF = $\frac{1}{60}$ V_SABCDEF$ $V_SPQK = $\frac{SP}{SF}$ \cdot $\frac{SK}{SE}$ \cdot $\frac{SQ}{SD}$ \cdot V_SFED = $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{2}{5}$ \cdot V_SFED =$
$= $\frac{1}{10}$ \cdot $\frac{1}{6}$ \cdot V_SABCDEF = $\frac{1}{60}$ V_SABCDEF$ $V_SPQK = $\frac{SP}{SF}$ \cdot $\frac{SK}{SE}$ \cdot $\frac{SQ}{SD}$ \cdot V_SFED =$
$= $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{2}{5}$ \cdot V_SFED =$
$= $\frac{1}{10}$ \cdot $\frac{1}{6}$ \cdot V_SABCDEF = $\frac{1}{60}$ V_SABCDEF$
Складывая, получим:
$V_SABCQKP = V_SABCDEF \cdot ( $\frac{1}{6}$ + $\frac{1}{6}$ + $\frac{1}{12}$ + $\frac{1}{60}$ ) = $\frac{13}{30}$ V_SABCDEF$
Таким образом, плоскость ACK делит объем пирамиды в отношении 13 : 17.
Ответ: б) 13 : 17.
Правильный ответ:
б) 13 : 17
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 70895 • Задание №18
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система уравнений
$система выражений a левая круглая ...
ID 66986 • Задание №11
Решите систему неравенств $система выражений логарифм по основанию левая круглая скобка 4 минус x правая кругл...
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...