В правильной четырехугольной пирамиде SABCD сторона основания AB равна 6, а высота пирамиды SO равна 6. На боковом ребре SC отмечена точка K так, что SK : KC = 1 : 2. Плоскость γ проходит через точки A и K параллельно диагонали основания BD.
а) Докажите, что сечение пирамиды плоскостью γ является четырехугольником, диагонали которого взаимно перпендикулярны.
б) Найдите объем пирамиды, вершина которой — точка C, а основание — сечение данной пирамиды плоскостью γ.
а) Докажите, что сечение пирамиды плоскостью γ является четырехугольником, диагонали которого взаимно перпендикулярны.
б) Найдите объем пирамиды, вершина которой — точка C, а основание — сечение данной пирамиды плоскостью γ.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Пусть прямая AK пересекает высоту пирамиды SO в точке F. Проведем через эту точку прямую MN, параллельную диагонали основания BD, так, что точка M лежит на ребре SB, а точка N — на ребре SD. Следовательно, четырехугольник AMKN — сечение пирамиды, потому что оно содержит прямую MN, параллельную прямой BD.
Треугольник BSD — = бедренный, подобный ему треугольник MSN также является = бедренным, $MS = NS$ Значит, треугольники AMS и ANS равны по двум сторонам и углу между ними, аналогично равны треугольники MSK и NSK. Из доказанных равенств треугольников получаем: $AM = AN$ $MK = NK$ Высота = бедренного треугольника является его медианой, поэтому $MF = FN$ Следовательно, отрезок AF — медиана = бедренного треугольника AMN, а потому прямая AF перпендикулярна прямой MN.
б) Длина отрезка AO равна половине длины диагонали основания, то есть $AO = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2} AB = 3 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ В прямоугольном треугольнике AOS по теореме Пифагора находим:
$AS = $\sqrt{аргумента: SO ^2 + AO ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 36 + 18}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 54}$ аргумента = 3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$
откуда $SK = $\frac{1}{3}$ SC = $\frac{1}{3}$ AS = $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$ Применим теорему \cos ов в треугольнике ASC, получим:
$AC ^2 = AS ^2 + SC ^2 - 2AS \cdot SC \cos \angle ASC$
$\cos \angle ASC = $\frac{AS ^2 + SC ^2 - AC ^2}{2AS \cdot SC}$ = \frac{54 + 54 - 72}{2 \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента} = $\frac{36}{108}$ = \frac{1}{3}$
Аналогично из треугольника ASK находим:
$AK = $\sqrt{аргумента: AS ^2 + SK ^2 - 2AS \cdot SK \cos \angle ASC}$ аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: 54 + 6 - 2 \cdot 3 $\sqrt{начало аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\frac{1}{3}$}аргумента = $\sqrt{аргумента: 60 - 12}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 48}$ аргумента = 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ $AK = $\sqrt{аргумента: AS ^2 + SK ^2 - 2AS \cdot SK \cos \angle ASC}$ аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: 54 + 6 - 2 \cdot 3 $\sqrt{начало аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\frac{1}{3}$}аргумента =$
$= $\sqrt{аргумента: 60 - 12}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 48}$ аргумента = 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
По теореме Менелая для треугольника OSC и прямой AK получаем:
$\frac{OF}{FS} \cdot $\frac{SK}{KC}$ \cdot $\frac{CA}{AO}$ = 1 = сильно $\frac{OF}{FS}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{2}{1}$ = 1 = сильно $\frac{OF}{FS}$ = \frac{1}{1}$
а потому отрезок MN — средняя линия треугольника BSD, $MN = $\frac{1}{2}$ BD = 3 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
Высота пирамиды CAMKN, проведенная из вершины C, совпадает с высотой треугольника ACK, опущенной из той же точки. Пусть эта высота равна h, тогда выразим площадь треугольника ACK двумя способами, получим:
$\frac{1}{2} h \cdot AK = $\frac{1}{2}$ AC \cdot CK \sin \angle ACK = сильно h \cdot 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента = 6 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot \frac{6}{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента} = сильно h = 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$ $\frac{1}{2} h \cdot AK = $\frac{1}{2}$ AC \cdot CK \sin \angle ACK = сильно$
$ = сильно h \cdot 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента = 6 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot \frac{6}{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента} = сильно h = 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$
Таким образом, искомый объем равен
$V_CAMKN = $\frac{1}{3}$ h \cdot S_AMKN = $\frac{1}{3}$ \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента = 24$
Ответ: б) 24.
Треугольник BSD — = бедренный, подобный ему треугольник MSN также является = бедренным, $MS = NS$ Значит, треугольники AMS и ANS равны по двум сторонам и углу между ними, аналогично равны треугольники MSK и NSK. Из доказанных равенств треугольников получаем: $AM = AN$ $MK = NK$ Высота = бедренного треугольника является его медианой, поэтому $MF = FN$ Следовательно, отрезок AF — медиана = бедренного треугольника AMN, а потому прямая AF перпендикулярна прямой MN.
б) Длина отрезка AO равна половине длины диагонали основания, то есть $AO = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2} AB = 3 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ В прямоугольном треугольнике AOS по теореме Пифагора находим:
$AS = $\sqrt{аргумента: SO ^2 + AO ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 36 + 18}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 54}$ аргумента = 3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$
откуда $SK = $\frac{1}{3}$ SC = $\frac{1}{3}$ AS = $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$ Применим теорему \cos ов в треугольнике ASC, получим:
$AC ^2 = AS ^2 + SC ^2 - 2AS \cdot SC \cos \angle ASC$
$\cos \angle ASC = $\frac{AS ^2 + SC ^2 - AC ^2}{2AS \cdot SC}$ = \frac{54 + 54 - 72}{2 \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента} = $\frac{36}{108}$ = \frac{1}{3}$
Аналогично из треугольника ASK находим:
$AK = $\sqrt{аргумента: AS ^2 + SK ^2 - 2AS \cdot SK \cos \angle ASC}$ аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: 54 + 6 - 2 \cdot 3 $\sqrt{начало аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\frac{1}{3}$}аргумента = $\sqrt{аргумента: 60 - 12}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 48}$ аргумента = 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ $AK = $\sqrt{аргумента: AS ^2 + SK ^2 - 2AS \cdot SK \cos \angle ASC}$ аргумента =$
$= \sqrt{аргумента: 54 + 6 - 2 \cdot 3 $\sqrt{начало аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\frac{1}{3}$}аргумента =$
$= $\sqrt{аргумента: 60 - 12}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 48}$ аргумента = 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
По теореме Менелая для треугольника OSC и прямой AK получаем:
$\frac{OF}{FS} \cdot $\frac{SK}{KC}$ \cdot $\frac{CA}{AO}$ = 1 = сильно $\frac{OF}{FS}$ \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{2}{1}$ = 1 = сильно $\frac{OF}{FS}$ = \frac{1}{1}$
а потому отрезок MN — средняя линия треугольника BSD, $MN = $\frac{1}{2}$ BD = 3 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$
Высота пирамиды CAMKN, проведенная из вершины C, совпадает с высотой треугольника ACK, опущенной из той же точки. Пусть эта высота равна h, тогда выразим площадь треугольника ACK двумя способами, получим:
$\frac{1}{2} h \cdot AK = $\frac{1}{2}$ AC \cdot CK \sin \angle ACK = сильно h \cdot 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента = 6 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot \frac{6}{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента} = сильно h = 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$ $\frac{1}{2} h \cdot AK = $\frac{1}{2}$ AC \cdot CK \sin \angle ACK = сильно$
$ = сильно h \cdot 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента = 6 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot \frac{6}{3 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента} = сильно h = 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента$
Таким образом, искомый объем равен
$V_CAMKN = $\frac{1}{3}$ h \cdot S_AMKN = $\frac{1}{3}$ \cdot 2 $\sqrt{аргумента: 6}$ аргумента \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot 4 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента = 24$
Ответ: б) 24.
Правильный ответ:
б) 24
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 64979 • Задание №3
Высота конуса равна 4, а длина образующей — 5. Найдите диаметр основания конуса....
ID 68015 • Задание №14
В основании прямой треугольной призмы ABCA1B1C1 лежит прямоугольный треугольник ABC с прямым углом C, AC = 4...
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...