Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

В пра­виль­ной тре­уголь­ной пи­ра­ми­де SABC с вер­ши­ной S угол между бо­ко­вым реб­ром и плос­ко­стью ос­но­ва­ния равен 60 гра­ду­сов , сто­ро­на ос­но­ва­ния равна 1, SH  — вы­со­та пи­ра­ми­ды. Най­ди­те пло­щадь се­че­ния пи­ра­ми­ды плос­ко­стью, про­хо­дя­щей через точку H па­рал­лель­но реб­рам SA и BC.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По­стро­е­ние се­че­ния.

Стро­им по­сле­до­ва­тель­но:

1.  От­ре­зок KL, H при­над­ле­жит KL,K при­над­ле­жит AC,L при­над­ле­жит AB,KL||BC.

2.  От­ре­зок LM,M при­над­ле­жит SB,LM||SA.

3.  От­ре­зок KN,N при­над­ле­жит SC,KN||SA.

4.  От­ре­зок MN.

До­ка­жем, что LMNK  — ис­ко­мое се­че­ние.

Во-пер­вых, LM || SA, KN || SA, сле­до­ва­тель­но, LM || KN. По­сколь­ку через две па­рал­лель­ные пря­мые про­хо­дит одна и толь­ко одна плос­кость, то точки L, M, N, K при­над­ле­жат одной плос­ко­сти.

Во-вто­рых, SA || LM по по­стро­е­нию, зна­чит, SA || (LM); ана­ло­гич­но KL || BC (по по­стро­е­нию), сле­до­ва­тель­но, BC || (LM).

Те­перь до­ка­жем, что LMNK  — пря­мо­уголь­ник.

Про­ве­дем бис­сек­три­су угла BAC. Оче­вид­но, она прой­дет через точку H, раз­де­лит от­ре­зок BC на два рав­ных от­рез­ка (обо­зна­чим точку пе­ре­се­че­ния P), будет пер­пен­ди­ку­ляр­ной к от­рез­ку BC.

Со­еди­ним точки S и P от­рез­ком.

Далее мы впра­ве утвер­ждать, что при зер­каль­ной сим­мет­рии от­но­си­тель­но плос­ко­сти SA за­дан­ная пи­ра­ми­да пе­рей­дет сама на себя. При­чем, вер­ши­ны пи­ра­ми­ды A и S, точка P пе­рей­дут сами в себя, вер­ши­на В пе­рей­дет в вер­ши­ну С и, на­о­бо­рот, точка С пе­рей­дет в точку В. Так как KL || BC, то точки К и L пе­рей­дут друг в друга (по тео­ре­ме Фа­ле­са будет спра­вед­ли­вым ра­вен­ство АК : КС = АL : LB), кроме того, АС  =  АВ по усло­вию. Ана­ло­гич­но и точки M и N пе­рей­дут друг в друга, по­сколь­ку при той же сим­мет­рии \Delta ASC и \Delta ASB пе­рей­дут друг на друга.

Тогда спра­вед­ли­вы ра­вен­ства: KN=LM, KM=LN.

Из ра­вен­ства от­рез­ков KN и LM, а также их па­рал­лель­но­сти (по­ка­за­но выше) сле­ду­ет, что че­ты­рех­уголь­ник LMNK  — па­рал­ле­ло­грамм, А так как у него равны диа­го­на­ли, то этот па­рал­ле­ло­грамм - пря­мо­уголь­ник.

Оста­лось вы­чис­лить пло­щадь пря­мо­уголь­ни­ка LMNK.

Так как \Delta ABC  — рав­но­сто­рон­ний, то AP= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . AH= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на AP= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

В \Delta ASH, где \angle AHS=90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка ,S= дробь: чис­ли­тель: AH, зна­ме­на­тель: ко­си­нус \angle SAH конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби : дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Так как KL || BC, то \Delta LAK\sim\Delta BAC. От­сю­да:  дробь: чис­ли­тель: KL, зна­ме­на­тель: BC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: AH, зна­ме­на­тель: AP конец дроби ,KL=BC умно­жить на дробь: чис­ли­тель: AH, зна­ме­на­тель: AP конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Из па­рал­лель­но­сти AS и ML сле­ду­ет, что \Delta LBM\sim \Delta ABC, дробь: чис­ли­тель: BL, зна­ме­на­тель: AB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ML, зна­ме­на­тель: AS конец дроби ,ML=AS умно­жить на дробь: чис­ли­тель: BL, зна­ме­на­тель: AB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 9 конец дроби .

S левая круг­лая скоб­ка LMNK пра­вая круг­лая скоб­ка =KL умно­жить на ML= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 9 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 27 конец дроби .

 

Ответ:  дробь: чис­ли­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 27 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 № 45
Классификатор стереометрии: Пло­щадь се­че­ния, Пра­виль­ная тре­уголь­ная пи­ра­ми­да, Се­че­ние  — па­рал­ле­ло­грамм, Се­че­ние, па­рал­лель­ное или пер­пен­ди­ку­ляр­ное пря­мой