В правильной четырехугольной пирамиде SABCD точка M — середина ребра AB. Через точку M проведена плоскость α, параллельная плоскости SBC и пересекающая ребро SD в точке K.
а) Докажите, что K — середина ребра SD.
б) Найдите объем пирамиды SABCD, если AB = 24, а угол между прямой MK и плоскостью основания пирамиды равен 30°.
а) Докажите, что K — середина ребра SD.
б) Найдите объем пирамиды SABCD, если AB = 24, а угол между прямой MK и плоскостью основания пирамиды равен 30°.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Плоскость α параллельна плоскости SBC, поэтому плоскость α пересекает плоскость основания по прямой, параллельной прямой BC. Проведем прямую MN параллельно прямой BC. Четырехугольник ABCD — квадрат, точка M — середина ребра AB, поэтому точка N — середина ребра DC. Плоскость α пересекает плоскость SDC по прямой, параллельной прямой SC. Тогда прямая NK параллельна прямой SC. Точка N — середина ребра DC, поэтому отрезок NK — средняя линия треугольника SDC, а потому точка K — середина ребра SD.
б) Высота правильной пирамиды падает в точку O пересечения диагоналей основания. Опустим перпендикуляр KH на плоскость основания. Прямая OD — проекция прямой SD на эту плоскость, поэтому точка H лежит на прямой OD. Прямые KH и SO параллельны, а потому точка K — середина ребра SD. Следовательно, отрезок KH — средняя линия треугольника SDO и $DH = HO$ Проведем через точку H прямую параллельно прямой AD. Пусть она пересекает ребра AB и DC в точках E и F соответственно.
Прямые FH и NO, $DH = HO$ поэтому отрезок FH — средняя линия треугольника DNO. Следовательно, точка F — середина отрезка DN и $FH = $\frac{1}{2}$ NO = 6$ Получаем:
$DF = FN = AE = EM = 6$
$EH = EF - FH = 24 - 6 = 18$
По теореме Пифагора для треугольника EMH находим:
$HM = $\sqrt{аргумента: EM ^2 + EH ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 36 + 324}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 360}$ аргумента = 6 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
Прямая MH — проекция прямой MK на плоскость основания, поэтому угол KMH — угол между прямой KM и плоскостью основания. По условию $\angle KMH = 30 ^{\circ}$ тогда из прямоугольного треугольника KMH получаем:
$KH = MH \text{tg} \angle KMH = 6 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента \cdot \text{tg} 30 ^{\circ} = 6 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{3} = 2 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента$
Отсюда $SO = 2KH = 4 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента$ объем пирамиды SBACD равен:
$V_SABCD = $\frac{1}{3}$ SO \cdot S_ABCD = $\frac{1}{3}$ \cdot 4 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента \cdot 24 ^2 = 768 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента$
Ответ: б) $768 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента$
б) Высота правильной пирамиды падает в точку O пересечения диагоналей основания. Опустим перпендикуляр KH на плоскость основания. Прямая OD — проекция прямой SD на эту плоскость, поэтому точка H лежит на прямой OD. Прямые KH и SO параллельны, а потому точка K — середина ребра SD. Следовательно, отрезок KH — средняя линия треугольника SDO и $DH = HO$ Проведем через точку H прямую параллельно прямой AD. Пусть она пересекает ребра AB и DC в точках E и F соответственно.
Прямые FH и NO, $DH = HO$ поэтому отрезок FH — средняя линия треугольника DNO. Следовательно, точка F — середина отрезка DN и $FH = $\frac{1}{2}$ NO = 6$ Получаем:
$DF = FN = AE = EM = 6$
$EH = EF - FH = 24 - 6 = 18$
По теореме Пифагора для треугольника EMH находим:
$HM = $\sqrt{аргумента: EM ^2 + EH ^2}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 36 + 324}$ аргумента = $\sqrt{аргумента: 360}$ аргумента = 6 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента$
Прямая MH — проекция прямой MK на плоскость основания, поэтому угол KMH — угол между прямой KM и плоскостью основания. По условию $\angle KMH = 30 ^{\circ}$ тогда из прямоугольного треугольника KMH получаем:
$KH = MH \text{tg} \angle KMH = 6 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента \cdot \text{tg} 30 ^{\circ} = 6 $\sqrt{аргумента: 10}$ аргумента \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента}{3} = 2 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента$
Отсюда $SO = 2KH = 4 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента$ объем пирамиды SBACD равен:
$V_SABCD = $\frac{1}{3}$ SO \cdot S_ABCD = $\frac{1}{3}$ \cdot 4 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента \cdot 24 ^2 = 768 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента$
Ответ: б) $768 $\sqrt{аргумента: 30}$ аргумента$
Правильный ответ:
б) $768 корень из: начало аргумента: 30 конец аргумента$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 68296 • Задание №14
Длины всех ребер правильной четырёхугольной пирамиды PABCD с вершиной P равны между собой. Точка M — середина...
ID 64235 • Задание №1
[рис.] В треугольнике ABC угол C равен 90°, высота CH равна 24, $BH = 7$ Найдите $синус A$...
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...