Грани ABD и ACD тетраэдра ABCD являются правильными треугольниками со стороной 4 и перпендикулярны друг другу. Плоскость α перпендикулярна ребру CD и пересекает рёбра AB и CD в точках K и M соответственно, причём $C M: M D=5: 3$
а) Докажите, что K — середина ребра AB.
б) Найдите площадь сечения тетраэдра плоскостью α.
а) Докажите, что K — середина ребра AB.
б) Найдите площадь сечения тетраэдра плоскостью α.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.]
Рис. 1
а) Пусть точка L — точка на ребре AD такая, что отрезок ML перпендикулярен ребру CD (рис. 1). Тогда точка L принадлежит плоскости α. В прямоугольном треугольнике MLD угол D равен 60°, поэтому
$L D=2 M D=2 \cdot $\frac{3}{8}$ C D=2 \cdot 1,5=3$
Плоскости α и ABD перпендикулярны плоскости ACD. Следовательно, прямая KL перпендикулярна плоскости ACD. В прямоугольном треугольнике LKA угол A равен 60°, поэтому
$K A = 2 L A = 2 \cdot ( A D - L D ) = 2$
Значит, точка K — середина AB.
б) Из прямоугольных треугольников MLD и LKA находим: $M L = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2}$ и $L K = $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ Пусть прямые LK и BD пересекаются в точке E (рис. 2), а прямые EM и BC пересекаются в точке N. Треугольник EBK = бедренный с углом 120° при вершине B, поэтому $E B = B K = 2$ и $E K = 2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
[рис.]
Рис. 2
Рассмотрим точку $B в степени ( \prime )$ на ребре BD такую, что прямые BN и $B в степени ( \prime ) M$ параллельны. Тогда
$B B в степени ( \prime ) : B в степени ( \prime ) D=C M: M D=5: 3$
Следовательно,
$E N: N M = E B : B B в степени ( \prime ) =4: 5$
$\frac{E K}{E L} = \frac{2}{3}$ и $\frac{E N}{E M} = \frac{4}{9}$ поэтому площадь треугольника EKN составляет
$\frac{2}{3} \cdot $\frac{4}{9}$ = \frac{8}{27}$
от площади треугольника ELM. Площадь прямоугольного треугольника ELM равна
$\frac{1}{2} \cdot E L \cdot L M = $\frac{1}{2}$ \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} = \frac{27}{4}$
Площадь сечения KLMN равна разности площадей треугольников ELM и EKN. Значит, эта площадь равна
$\frac{19}{27} \cdot $\frac{27}{4}$ = \frac{19}{4}$
Ответ: б) $\frac{19}{4}$
Рис. 1
а) Пусть точка L — точка на ребре AD такая, что отрезок ML перпендикулярен ребру CD (рис. 1). Тогда точка L принадлежит плоскости α. В прямоугольном треугольнике MLD угол D равен 60°, поэтому
$L D=2 M D=2 \cdot $\frac{3}{8}$ C D=2 \cdot 1,5=3$
Плоскости α и ABD перпендикулярны плоскости ACD. Следовательно, прямая KL перпендикулярна плоскости ACD. В прямоугольном треугольнике LKA угол A равен 60°, поэтому
$K A = 2 L A = 2 \cdot ( A D - L D ) = 2$
Значит, точка K — середина AB.
б) Из прямоугольных треугольников MLD и LKA находим: $M L = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2}$ и $L K = $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$ Пусть прямые LK и BD пересекаются в точке E (рис. 2), а прямые EM и BC пересекаются в точке N. Треугольник EBK = бедренный с углом 120° при вершине B, поэтому $E B = B K = 2$ и $E K = 2 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента$
[рис.]
Рис. 2
Рассмотрим точку $B в степени ( \prime )$ на ребре BD такую, что прямые BN и $B в степени ( \prime ) M$ параллельны. Тогда
$B B в степени ( \prime ) : B в степени ( \prime ) D=C M: M D=5: 3$
Следовательно,
$E N: N M = E B : B B в степени ( \prime ) =4: 5$
$\frac{E K}{E L} = \frac{2}{3}$ и $\frac{E N}{E M} = \frac{4}{9}$ поэтому площадь треугольника EKN составляет
$\frac{2}{3} \cdot $\frac{4}{9}$ = \frac{8}{27}$
от площади треугольника ELM. Площадь прямоугольного треугольника ELM равна
$\frac{1}{2} \cdot E L \cdot L M = $\frac{1}{2}$ \cdot 3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента \cdot \frac{3 $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{2} = \frac{27}{4}$
Площадь сечения KLMN равна разности площадей треугольников ELM и EKN. Значит, эта площадь равна
$\frac{19}{27} \cdot $\frac{27}{4}$ = \frac{19}{4}$
Ответ: б) $\frac{19}{4}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: 19, знаменатель: 4 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 67963 • Задание №14
В основании пирамиды ABCD лежит правильный треугольник АВС. Все боковые ребра наклонены к основанию под одним ...
ID 68533 • Задание №14
В треугольнике ABC $\angle B=70 градусов$ $\angle C=25 градусов$ BD — диаметр описанной около треугольника AB...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта a) 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 a) 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...