В прямоугольном параллелепипеде ABCDA1B1C1D1 диагонали пересекаются в точке О. Точки М и N — середины ребер АВ и ВС соответственно.
а) Докажите, что плоскость α, проходящая через точку О параллельно прямым B1M и C1N, делит ребро BB1 в отношении 1 : 1.
б) Найдите расстояние от точки C1 до плоскости α, если AB = 6, BC = 4 и AA1 = 3.
а) Докажите, что плоскость α, проходящая через точку О параллельно прямым B1M и C1N, делит ребро BB1 в отношении 1 : 1.
б) Найдите расстояние от точки C1 до плоскости α, если AB = 6, BC = 4 и AA1 = 3.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] a) Точка O принадлежит прямой B1D, следовательно, точка O принадлежит плоскости B1DM. В плоскости DB1M проведем отрезок OT, параллельный отрезку B1M, где точка T принадлежит плоскости ABC, тогда точка T принадлежит также плоскости α. Точка O принадлежит прямой AC1. В плоскости AC1N проведем отрезок OP, параллельный отрезку C1N, где точка P принадлежит плоскости ABC, тогда точка P принадлежит также плоскости α. Таким образом, прямая TP — линия пересечения плоскости ABC с плоскостью α. Пусть K и G — точки пересечения прямой TP с ребрами AB и AD соответственно. Через точку K проведем прямую, параллельную прямой B1M, пусть S — точка ее пересечения с ребром BB1, через точку S проведем прямую, параллельную прямой C1N, пусть E — точка ее пересечения с ребром B1C1, через точку E проведем прямую, параллельную прямой GK, пусть F — точка ее пересечения с ребром C1D1, через точку E проведем прямую, параллельную прямой KS, пусть L — точка ее пересечения с ребром DD1. Тогда GKSEFL — сечение параллелепипеда плоскостью α.
[рис.]
Пусть TW — средняя линия треугольника ADM, тогда $T W = $\frac{1}{2}$ AM$ Точку пересечения прямой GK с прямой BC обозначим Q. Треугольники QPN и GPA равны по стороне $( A P = P N )$ и двум прилежащим углам. Следовательно, QN = GA, а так как BN = AW, то QB = GW и треугольники KBQ и TWG равны по катету и острому углу. Тогда
$B K=W T= $\frac{1}{2}$ A M= $\frac{1}{2}$ B M$
и K — середина MB, а поскольку прямые KS и B1M параллельны, то точка S — середина BB1 и BS : SB1 = 1 : 1.
б) Прямая C1N параллельна плоскости α, следовательно, расстояние от точки C1 до плоскости α = расстоянию от точки N до плоскости α. Заметим, что Q — точка пересечения прямой BC с плоскостью α. Треугольники QBK и PMK равны по катету (MK = BK) и острому углу, следовательно,
$BQ = PM = $\frac{1}{2}$ BN = $\frac{1}{3}$ NQ$
значит, $NQ = 3 BQ$ и $d ( N, альфа ) =3 d ( B, альфа )$
В плоскости ABC проведем отрезок BR, перпендикулярный GQ, отрезок BR является проекцией отрезка SR на плоскость ABC, и по теореме о трех перпендикулярах GQ и SR перпендикулярны, следовательно, прямая GQ перпендикулярна плоскости SBR. В плоскости SBR из точки B опустим перпендикуляр BH на прямую SR. Тогда $BH \perp SR$ $BH \perp GQ$ следовательно, BH является перпендикуляром к плоскости α и $d ( B, альфа ) = BH$
$KB= $\frac{1}{4}$ AB= \frac{3}{2}$
$BQ= $\frac{1}{4}$ BC=1$ $SB= $\frac{1}{2}$ BB_1= \frac{3}{2}$
$KQ= $\sqrt{аргумента: KB ^2 + BQ ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{9}{4}$ + 1} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента}{2}$
откуда
$BR= $\frac{KB \cdot B Q}{K Q}$ = $\frac{\dfrac3}{2}$ \cdot 1\dfrac $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента 2= \frac{3}{$\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента}$
$SR= $\sqrt{аргумента: SB ^2 + BR ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{9}{4}$ + $\frac{9}{13}$} аргумента = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента}{2 $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента}$
следовательно,
$B H= $\frac{BR \cdot SB}{SR}$ = \frac{\dfrac3}{$\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента} \cdot \dfrac32\dfrac3 $\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента 2 $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента = \frac{3}{$\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента}$
Таким образом, $d ( N, альфа ) = \frac{9}{$\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента}$
Ответ: б) $\frac{9}{$\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента}$
[рис.]
Пусть TW — средняя линия треугольника ADM, тогда $T W = $\frac{1}{2}$ AM$ Точку пересечения прямой GK с прямой BC обозначим Q. Треугольники QPN и GPA равны по стороне $( A P = P N )$ и двум прилежащим углам. Следовательно, QN = GA, а так как BN = AW, то QB = GW и треугольники KBQ и TWG равны по катету и острому углу. Тогда
$B K=W T= $\frac{1}{2}$ A M= $\frac{1}{2}$ B M$
и K — середина MB, а поскольку прямые KS и B1M параллельны, то точка S — середина BB1 и BS : SB1 = 1 : 1.
б) Прямая C1N параллельна плоскости α, следовательно, расстояние от точки C1 до плоскости α = расстоянию от точки N до плоскости α. Заметим, что Q — точка пересечения прямой BC с плоскостью α. Треугольники QBK и PMK равны по катету (MK = BK) и острому углу, следовательно,
$BQ = PM = $\frac{1}{2}$ BN = $\frac{1}{3}$ NQ$
значит, $NQ = 3 BQ$ и $d ( N, альфа ) =3 d ( B, альфа )$
В плоскости ABC проведем отрезок BR, перпендикулярный GQ, отрезок BR является проекцией отрезка SR на плоскость ABC, и по теореме о трех перпендикулярах GQ и SR перпендикулярны, следовательно, прямая GQ перпендикулярна плоскости SBR. В плоскости SBR из точки B опустим перпендикуляр BH на прямую SR. Тогда $BH \perp SR$ $BH \perp GQ$ следовательно, BH является перпендикуляром к плоскости α и $d ( B, альфа ) = BH$
$KB= $\frac{1}{4}$ AB= \frac{3}{2}$
$BQ= $\frac{1}{4}$ BC=1$ $SB= $\frac{1}{2}$ BB_1= \frac{3}{2}$
$KQ= $\sqrt{аргумента: KB ^2 + BQ ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{9}{4}$ + 1} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента}{2}$
откуда
$BR= $\frac{KB \cdot B Q}{K Q}$ = $\frac{\dfrac3}{2}$ \cdot 1\dfrac $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента 2= \frac{3}{$\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента}$
$SR= $\sqrt{аргумента: SB ^2 + BR ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{9}{4}$ + $\frac{9}{13}$} аргумента = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента}{2 $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента}$
следовательно,
$B H= $\frac{BR \cdot SB}{SR}$ = \frac{\dfrac3}{$\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента} \cdot \dfrac32\dfrac3 $\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента 2 $\sqrt{аргумента: 13}$ аргумента = \frac{3}{$\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента}$
Таким образом, $d ( N, альфа ) = \frac{9}{$\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента}$
Ответ: б) $\frac{9}{$\sqrt{аргумента: 17}$ аргумента}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 9, знаменатель: корень из: начало аргумента: 17 конец аргумента конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 66710 • Задание №10
В кубе ABCDA1B1C1D1точка М лежит на ребре ВВ1 так, что ВМ : В1М = 1 : 3. Через точки М и С1 параллельно BD1 ...
ID 70231 • Задание №17
Дан треугольник ABC. Серединный перпендикуляр к стороне AB пересекается с биссектрисой угла BAC в точке K, леж...
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...