Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 505695
i

У Се­вер­но­го по­лю­са, на ост­ро­ве Шпиц­бер­ген в чер­то­гах Снеж­ной ко­ро­ле­вы хра­нил­ся не­бы­ва­лой кра­со­ты ле­дя­ной алмаз в форме тет­ра­эд­ра SABC. В Но­во­год­нюю ночь злой тролль по­хи­тил часть ал­ма­за, и эта часть имеет форму тет­ра­эд­ра SAKM. Его вер­ные уче­ни­ки и от остав­шей­ся части взяли себе кусок и тоже в форме тет­ра­эд­ра  — KABC. Снеж­ной ко­ро­ле­ве оста­лась часть ал­ма­за, и она имеет форму тет­ра­эд­ра CAKM. Какую часть пер­во­на­чаль­но­го ал­ма­за оста­ви­ли Снеж­ной ко­ро­ле­ве тролль и уче­ни­ки? В тре­уголь­ни­ке ABC угол B равен 90°, AB = 3, BC = 4, AS пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти ABC, AS = 4, AK пер­пен­ди­ку­ляр­но SB, AM пер­пен­ди­ку­ляр­но SC.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

За­ме­тим, что M лежит на ребре SC, K  — на ребре SB и яв­ля­ют­ся ос­но­ва­ни­я­ми со­от­вет­ству­ю­щих высот.

По­сколь­ку пря­мая CB пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мым AB и CB, она пер­пен­ди­ку­ляр­на плос­ко­сти ABS. Плос­ко­сти ABS и CBS пе­ре­се­ка­ют­ся по пря­мой BS, пер­пен­ди­ку­ляр­ной AK, по­это­му пря­мая AK пер­пен­ди­ку­ляр­на плос­ко­сти CBS.

Сле­до­ва­тель­но, тет­ра­эд­ры SABC и CAKM имеют общую вы­со­ту AK, по­это­му их объ­е­мы от­но­сят­ся как их ос­но­ва­ния.

От­ре­зок AK  — вы­со­та пря­мо­уголь­но­го тре­уголь­ни­ка ABS, про­ве­ден­ная к ги­по­те­ну­зе BS. По­это­му  дробь: чис­ли­тель: BK, зна­ме­на­тель: KS конец дроби \underset левая круг­лая скоб­ка * пра­вая круг­лая скоб­ка \mathop= дробь: чис­ли­тель: 3 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 в квад­ра­те конец дроби и S_CKS = дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби S_CBS.

Далее, от­ре­зок AM  — вы­со­та пря­мо­уголь­но­го тре­уголь­ни­ка CAS, про­ве­ден­ная к ги­по­те­ну­зе CS. По­это­му  дробь: чис­ли­тель: CM, зна­ме­на­тель: MS конец дроби \underset левая круг­лая скоб­ка * пра­вая круг­лая скоб­ка \mathop= дробь: чис­ли­тель: 5 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 в квад­ра­те конец дроби и S_CKM= дробь: чис­ли­тель: 25, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби S_CKS.

Итак, S_CKM= дробь: чис­ли­тель: 25, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби S_CBS= дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби S_CBS, от­ку­да V_CAKM= дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби V_SABC.

 

Ответ:  дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби .

 

Ука­жем дру­гой под­ход.

Най­дем, какую часть объ­е­ма ис­ход­но­го тет­ра­эд­ра SABC со­став­ля­ют от­се­чен­ные тет­ра­эд­ры KABC и SAKM.

Тет­ра­эд­ры SABC и KABC имеют общее ос­но­ва­ние, по­это­му их объ­е­мы от­но­сят­ся как их вы­со­ты. Вы­со­ты, в свою оче­редь, от­но­сят­ся как ги­по­те­ну­зы со­от­вет­ству­ю­щих по­доб­ных тре­уголь­ни­ков:

 дробь: чис­ли­тель: V_AKBC, зна­ме­на­тель: V_SABC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: d левая круг­лая скоб­ка K,ABC пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: d левая круг­лая скоб­ка S,ABC пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: KB, зна­ме­на­тель: SB конец дроби \underset левая круг­лая скоб­ка * пра­вая круг­лая скоб­ка \mathop= дробь: чис­ли­тель: AB в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: SB в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби

(ис­поль­зо­ва­но свой­ство пря­мо­уголь­но­го тре­уголь­ни­ка, см. при­ме­ча­ние).

Далее,

 дробь: чис­ли­тель: V_SAKM, зна­ме­на­тель: V_SABC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: d левая круг­лая скоб­ка M,SAK пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: d левая круг­лая скоб­ка C,SAB пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: S_AKS, зна­ме­на­тель: S_ABS конец дроби = дробь: чис­ли­тель: d левая круг­лая скоб­ка M,SA пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: d левая круг­лая скоб­ка C,SA пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: KS, зна­ме­на­тель: BS конец дроби = дробь: чис­ли­тель: MS, зна­ме­на­тель: CS конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: KS, зна­ме­на­тель: BS конец дроби \underset левая круг­лая скоб­ка * пра­вая круг­лая скоб­ка \mathop= дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби .

Най­дем, какую часть объ­е­ма со­став­ля­ет остав­ша­я­ся часть тет­ра­эд­ра:

 дробь: чис­ли­тель: V_CAKM, зна­ме­на­тель: V_SABC конец дроби =1 минус дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 41 минус 16, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби .

 

При­ве­дем ещё одно ре­ше­ние.

Объ­е­мы тет­ра­эд­ров с со­на­прав­лен­ны­ми реб­ра­ми от­но­сят­ся как про­из­ве­де­ния этих ребер. По­это­му:

 дробь: чис­ли­тель: V_BAKC, зна­ме­на­тель: V_SABC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: BA умно­жить на BC умно­жить на BK, зна­ме­на­тель: BA умно­жить на BC умно­жить на BS конец дроби = дробь: чис­ли­тель: BK, зна­ме­на­тель: BS конец дроби \underset левая круг­лая скоб­ка * пра­вая круг­лая скоб­ка \mathop= дробь: чис­ли­тель: AB в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: BS в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: конец дроби 25.

Ана­ло­гич­но,

 дробь: чис­ли­тель: V_SAKM, зна­ме­на­тель: V_SABC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: SA умно­жить на SK умно­жить на SM, зна­ме­на­тель: SA умно­жить на SB умно­жить на SC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: SK умно­жить на SM, зна­ме­на­тель: SB умно­жить на SC конец дроби \underset левая круг­лая скоб­ка * пра­вая круг­лая скоб­ка \mathop= дробь: чис­ли­тель: SA в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: SB в квад­ра­те конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: SA в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: SC в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 256, зна­ме­на­тель: 1025 конец дроби .

Тогда

 дробь: чис­ли­тель: V_AKСM, зна­ме­на­тель: V_SABC конец дроби = 1 минус дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: конец дроби 25 минус дробь: чис­ли­тель: 256, зна­ме­на­тель: 1025 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 41 конец дроби .

 

При­ме­ча­ние 1.

(*) Во всех ре­ше­ни­ях ис­поль­зо­ва­на сле­ду­ю­щая тео­ре­ма: в пря­мо­уголь­ном тре­уголь­ни­ке с ка­те­та­ми а и b и ги­по­те­ну­зой с, вы­со­та, про­ве­ден­ная к ги­по­те­ну­зе, делит ее на от­рез­ки  дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: c конец дроби и  дробь: чис­ли­тель: b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: c конец дроби . От­но­ше­ние этих от­рез­ков к ги­по­те­ну­зе равны  дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: c в квад­ра­те конец дроби и  дробь: чис­ли­тель: b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: c в квад­ра­те конец дроби .

 

При­ме­ча­ние 2.

В по­след­нем ре­ше­нии можно было бы за­ме­тить, что  дробь: чис­ли­тель: BK, зна­ме­на­тель: BS конец дроби = 1 минус дробь: чис­ли­тель: SK, зна­ме­на­тель: BS конец дроби , от­ку­да сле­ду­ет общая фор­му­ла для от­ве­та:

 дробь: чис­ли­тель: V_AKСM, зна­ме­на­тель: V_SABC конец дроби =1 минус дробь: чис­ли­тель: BK, зна­ме­на­тель: BS конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: SK умно­жить на SM, зна­ме­на­тель: SB умно­жить на SC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: SK, зна­ме­на­тель: BS конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: SC минус SM, зна­ме­на­тель: SC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: SK, зна­ме­на­тель: SB конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: MC, зна­ме­на­тель: SC 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 № 57
Классификатор стереометрии: Объем как сумма объ­е­мов ча­стей, Тет­ра­эдр