Основание пирамиды SABC — прямоугольный треугольник ABC с прямым углом при вершине C. Ребро SA является высотой пирамиды. Точки E и F лежат на рёбрах AC и BS соответственно так, что $S F: F B=A E: E C=1: 5$ Плоскость α проходит через точки E и F перпендикулярно прямой AC и пересекает рёбра AB и CS в точках H и M соответственно.
а) Докажите, что сечение пирамиды плоскостью α является прямоугольником.
б) Найдите объём многогранника BCMEHF, если объём пирамиды SABC равен 216.
а) Докажите, что сечение пирамиды плоскостью α является прямоугольником.
б) Найдите объём многогранника BCMEHF, если объём пирамиды SABC равен 216.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] a) Прямые EH и BC параллельны, поскольку они лежат в одной плоскости и перпендикулярны прямой AC. Поэтому треугольники AEH и ACB подобны по двум углам, $E H= $\frac{1}{6}$ B C$ $A E= $\frac{1}{6}$ A C$
Плоскость α проходит через прямую EH, параллельную прямой BC. Поэтому линия пересечения плоскостей α и BSC параллельна прямой BC. Следовательно, треугольники BSC и FSM подобны по двум углам, $F M= $\frac{1}{6}$ B C$ $S M= $\frac{1}{6}$ S C$
Таким образом, отрезки FM и EH равны и лежат на параллельных прямых. Следовательно, EHFM — параллелограмм. Прямая EH перпендикулярна прямой AC и лежит в плоскости ABC, перпендикулярной плоскости CSA, поэтому прямая EH перпендикулярна плоскости CSA, значит, отрезок ME перпендикулярен отрезку EH.
Таким образом, в параллелограмме EHFM угол MEH прямой, поэтому параллелограмм является прямоугольником.
б) Плоскость α делит пирамиду на два пятигранника SFMAHE и BCMEHF. Пятигранник SFMAHE можно разбить на пирамиду SFMP и призму FMPHEA, где P — точка пересечения плоскости FMP, параллельной плоскости ABC, с ребром SA. Обозначим BC = a, AC = b, SA = h. Тогда
$V_SABC= $\frac{1}{3}$ SA \cdot $\frac{1}{2}$ AC \cdot BC= $\frac{1}{6}$ abh=216$ $V_SMFP= $\frac{1}{3}$ \cdot SP \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot MP \cdot MF= $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{6}$ h \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{6}$ b \cdot $\frac{1}{6}$ a= \frac{abh}{216 \cdot 6}$
$V_FMPHEA=PA \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot MP \cdot MF= $\frac{5}{6}$ h \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{6}$ b \cdot $\frac{1}{6}$ a= \frac{5abh}{216 \cdot 2}$
Следовательно, объём пятигранника SFMAHE:
$V_SFMAHE=V_SMFP + V_FMPHEA= $\frac{abh}{216 \cdot 6}$ + $\frac{5abh}{216 \cdot 2}$ = \frac{16abh}{216 \cdot 6}$
Объём пятигранника BCMEHF равен разности объёмов пирамиды SABC и пятигранника SFMAHE:
$V_BCMEHF=V_SABC - V_SFMAHE= $\frac{abh}{6}$ - $\frac{16abh}{216 \cdot 6}$ = $\frac{200}{216}$ \cdot $\frac{a b h}{6}$ =200$
Ответ: а) 200.
Плоскость α проходит через прямую EH, параллельную прямой BC. Поэтому линия пересечения плоскостей α и BSC параллельна прямой BC. Следовательно, треугольники BSC и FSM подобны по двум углам, $F M= $\frac{1}{6}$ B C$ $S M= $\frac{1}{6}$ S C$
Таким образом, отрезки FM и EH равны и лежат на параллельных прямых. Следовательно, EHFM — параллелограмм. Прямая EH перпендикулярна прямой AC и лежит в плоскости ABC, перпендикулярной плоскости CSA, поэтому прямая EH перпендикулярна плоскости CSA, значит, отрезок ME перпендикулярен отрезку EH.
Таким образом, в параллелограмме EHFM угол MEH прямой, поэтому параллелограмм является прямоугольником.
б) Плоскость α делит пирамиду на два пятигранника SFMAHE и BCMEHF. Пятигранник SFMAHE можно разбить на пирамиду SFMP и призму FMPHEA, где P — точка пересечения плоскости FMP, параллельной плоскости ABC, с ребром SA. Обозначим BC = a, AC = b, SA = h. Тогда
$V_SABC= $\frac{1}{3}$ SA \cdot $\frac{1}{2}$ AC \cdot BC= $\frac{1}{6}$ abh=216$ $V_SMFP= $\frac{1}{3}$ \cdot SP \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot MP \cdot MF= $\frac{1}{3}$ \cdot $\frac{1}{6}$ h \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{6}$ b \cdot $\frac{1}{6}$ a= \frac{abh}{216 \cdot 6}$
$V_FMPHEA=PA \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot MP \cdot MF= $\frac{5}{6}$ h \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot $\frac{1}{6}$ b \cdot $\frac{1}{6}$ a= \frac{5abh}{216 \cdot 2}$
Следовательно, объём пятигранника SFMAHE:
$V_SFMAHE=V_SMFP + V_FMPHEA= $\frac{abh}{216 \cdot 6}$ + $\frac{5abh}{216 \cdot 2}$ = \frac{16abh}{216 \cdot 6}$
Объём пятигранника BCMEHF равен разности объёмов пирамиды SABC и пятигранника SFMAHE:
$V_BCMEHF=V_SABC - V_SFMAHE= $\frac{abh}{6}$ - $\frac{16abh}{216 \cdot 6}$ = $\frac{200}{216}$ \cdot $\frac{a b h}{6}$ =200$
Ответ: а) 200.
Правильный ответ:
а) 200
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 67444 • Задание №13
а) Решите уравнение $дробь: числитель: 1, знаменатель: косинус в квадрате x конец дроби минус дробь: числител...
ID 70377 • Задание №17
Четырехугольник ABCD вписан в окружность. Диагональ AC лежит на биссектрисе угла BAD и пересекается с диагонал...
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...