Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 505845
i

Дана пра­виль­ная тре­уголь­ная приз­ма ABCA_1B_1C_1 , сто­ро­ны ос­но­ва­ния ко­то­рой равны a. Най­ди­те угол между пря­мы­ми A_1B и AC_1 , если сумма длин всех сто­рон обоих ос­но­ва­ний равна AA_1.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Ре­ше­ние:

1)  Эле­мен­тар­но-гео­мет­ри­че­ским ме­то­дом.

До­стро­им за­дан­ную приз­му до пря­мой че­ты­рех­уголь­ной приз­мы ABDСA_1B_1D_1C_1. Со­еди­ним от­рез­ка­ми точки B и D_1, A_1 и D_1.

Ясно, что BD_1 || AC_1, \angle A_1BD_1  — ис­ко­мый. AA_1=6a.

По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра по­лу­чим: A_1B в квад­ра­те =a в квад­ра­те плюс 36a в квад­ра­те =37a в квад­ра­те . Оче­вид­но также, что также BD_1 в квад­ра­те =37a в квад­ра­те .

По тео­ре­ме ко­си­ну­сов будем иметь:

A_1D_1 в квад­ра­те = A_1B в квад­ра­те плюс BD_1 в квад­ра­те минус 2A_1B умно­жить на BD_1 ко­си­нус \varphi,

где \varphi  — ис­ко­мый угол.

Вы­чис­лим A_1D_1 в квад­ра­те также по тео­ре­ме ко­си­ну­сов.

A_1D_1 в квад­ра­те = A_1B_1 в квад­ра­те плюс B_1D_1 в квад­ра­те минус 2A_1B_1 умно­жить на B_1D_1 ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка 180 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка минус 60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка =

 

= a в квад­ра­те плюс a в квад­ра­те плюс 2a в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =3a в квад­ра­те .

Итак, 3a в квад­ра­те =37a в квад­ра­те плюс 37a в квад­ра­те минус 2 умно­жить на a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 37 конец ар­гу­мен­та умно­жить на a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 37 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­си­нус \varphi.  ко­си­нус \varphi = дробь: чис­ли­тель: 71a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 74a в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 71, зна­ме­на­тель: 74 конец дроби .

 

 

 

2)  Ко­ор­ди­нат­но-век­тор­ным ме­то­дом.

Пусть K при­над­ле­жит AB, AK=BK,\varphi   — ис­ко­мый угол. Тогда CK= дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , AA_1=6a.

Вве­дем де­кар­то­ву си­сте­му ко­ор­ди­нат (см.ри­су­нок). Най­дем ко­ор­ди­на­ты нуж­ных точек:

A левая круг­лая скоб­ка 0; минус дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , B левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , C левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;0;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , A_1 левая круг­лая скоб­ка 0; минус дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;6a пра­вая круг­лая скоб­ка , C_1 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;0;6a пра­вая круг­лая скоб­ка .

Пред­ста­вим век­то­ры \overrightarrowA_1B, \overrightarrowAC_1 в ко­ор­ди­на­тах: \overrightarrowA_1B левая круг­лая скоб­ка 0;a; минус 6a пра­вая круг­лая скоб­ка , \overrightarrowAC_1 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; 6a пра­вая круг­лая скоб­ка .

Для отыс­ка­ния угла \varphi вос­поль­зу­ем­ся по­ня­ти­ем ска­ляр­но­го про­из­ве­де­ния двух век­то­ров.

 ко­си­нус \varphi = дробь: чис­ли­тель: \left| \overrightarrowA_1B умно­жить на \overrightarrowAC_1 |, зна­ме­на­тель: \left| \overrightarrowA_1B | умно­жить на \left| \overrightarrowAC_1 | конец дроби = дробь: чис­ли­тель: \left| 0 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс a умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус 6a умно­жить на 6a |, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a конец ар­гу­мен­та в квад­ра­те плюс 36a в квад­ра­те умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 3a конец ар­гу­мен­та в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс 36a в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: \left| дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус 36a в квад­ра­те |, зна­ме­на­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 37 конец ар­гу­мен­та умно­жить на a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 37 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 71a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на 37a в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 71, зна­ме­на­тель: 74 конец дроби .

 

Ответ:  арк­ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 71, зна­ме­на­тель: 74 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 № 2
Методы геометрии: Ис­поль­зо­ва­ние век­то­ров, Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Пра­виль­ная тре­уголь­ная приз­ма, Угол между пря­мы­ми