Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 505587
i

В пра­виль­ной че­ты­рех­уголь­ной пи­ра­ми­де SABCD с вер­ши­ной S сто­ро­на ос­но­ва­ния равна 1. Объем пи­ра­ми­ды равен  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . Через сто­ро­ну ос­но­ва­ния CD про­ве­де­но се­че­ние, ко­то­рое делит по­по­лам дву­гран­ный угол, об­ра­зо­ван­ный бо­ко­вой гра­нью SCD и ос­но­ва­ни­ем. Най­ди­те пло­щадь се­че­ния.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Дву­гран­ный угол из­ме­ря­ет­ся ли­ней­ным углом, ко­то­рый на­хо­дит­ся, как угол между пер­пен­ди­ку­ля­ра­ми, про­ве­ден­ны­ми в каж­дой из плос­ко­стей к общей линии пе­ре­се­че­ния. По­стро­им в грани SCD апо­фе­му SL: так как пи­ра­ми­да SABCD пра­виль­ная, то бо­ко­вая грань яв­ля­ет­ся рав­но­бед­рен­ным тре­уголь­ни­ком, по­это­му апо­фе­ма (яв­ля­ю­ща­я­ся вы­со­той) па­да­ет в се­ре­ди­ну сто­ро­ны ос­но­ва­ния CD. В ос­но­ва­нии пи­ра­ми­ды про­ве­дем от­ре­зок LK (KAB), пер­пен­ди­ку­ляр­ный сто­ро­не CD (то есть па­рал­лель­но сто­ро­нам AD и BC). По­лу­чен­ный угол ∠SLK яв­ля­ет­ся ис­ко­мым ли­ней­ным углом.

Из по­стро­е­ния ясно, что сто­ро­ны се­че­ния DM и CN равны (от­рез­ки, про­ве­ден­ные в рав­ных тре­уголь­ни­ках), по­лу­чен­ное се­че­ние яв­ля­ет­ся рав­но­бед­рен­ной тра­пе­ци­ей DMNC. Зна­чит, чтобы найти ее пло­щадь, удоб­нее всего найти ее ос­но­ва­ние MN и вы­со­ту PL.

Из фор­му­лы для объ­е­ма пи­ра­ми­ды най­дем вы­со­ту пи­ра­ми­ды:

V = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби Sh рав­но­силь­но h = дробь: чис­ли­тель: 3V, зна­ме­на­тель: S конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та

Пло­щадь ос­но­ва­ния S  =  12  =  1.

Тогда из пря­мо­уголь­но­го тре­уголь­ни­ка SOL по тео­ре­ме Пи­фа­го­ра по­лу­чим:

 h_a = SL = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: SO в квад­ра­те плюс OL в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Из тре­уголь­ни­ка SKL по тео­ре­ме ко­си­ну­сов по­лу­ча­ем:

 ко­си­нус \angle S = дробь: чис­ли­тель: SK в квад­ра­те плюс SL в квад­ра­те минус KL в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на SK умно­жить на SL конец дроби = дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 1 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби .

Далее, по свой­ству бис­сек­три­сы имеем SP : SL  =  KP : KL; обо­зна­чив SP за x, по­лу­чим:

 дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус x, зна­ме­на­тель: 1 конец дроби рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби x плюс x = дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби рав­но­силь­но x = 0,9.

Зна­чит SP  =  0,9; PK  =  0,6.

По тео­ре­ме ко­си­ну­сов для тре­уголь­ни­ка SPL по­лу­ча­ем, что  PL в квад­ра­те = SP в квад­ра­те плюс SL в квад­ра­те минус 2 умно­жить на SP умно­жить на SL умно­жить на ко­си­нус \angle S , то есть

PL в квад­ра­те = 0,9 в квад­ра­те плюс 1,5 в квад­ра­те минус 2 умно­жить на 0,9 умно­жить на 1,5 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби = 0,81 плюс 2,25 минус 2,1 = 0,96 = дробь: чис­ли­тель: 24, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби \Rightarrow PL = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 5 конец дроби .

Те­перь рас­смот­рим SAB: MN || AB, от­ку­да \triangleSAB\sim \triangleSMN (по 3-м углам).

 

Тогда  дробь: чис­ли­тель: MN, зна­ме­на­тель: AB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: SP, зна­ме­на­тель: SK конец дроби , от­ку­да MN = дробь: чис­ли­тель: 0,9, зна­ме­на­тель: 1,5 конец дроби = 0,6.

 

Итак, пло­щадь се­че­ния равна:

S_DMNC = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка DC плюс MN пра­вая круг­лая скоб­ка PL = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка 1 плюс 0,6 пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 5 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 8 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 25 конец дроби .

 

Ответ: S = дробь: чис­ли­тель: 8 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 25 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ.2
Ре­ше­ние со­дер­жит обос­но­ван­ный пе­ре­ход к пла­ни­мет­ри­че­ской за­да­че, но по­лу­чен не­вер­ный ответ или ре­ше­ние не за­кон­че­но

ИЛИ

при пра­виль­ном от­ве­те ре­ше­ние не­до­ста­точ­но обос­но­ва­но.

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше.0
Источник: А. Ларин: Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 40
Классификатор стереометрии: Пло­щадь се­че­ния, Пра­виль­ная четырёхуголь­ная пи­ра­ми­да, Се­че­ние  — тра­пе­ция