Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 508161
i

В кубе ABCDA1B1C1D1 точка K  — се­ре­ди­на ребра C1D1, точка P  — се­ре­ди­на ребра AD, точка M  — се­ре­ди­на ребра CC1.

а)  По­строй­те се­че­ние куба плос­ко­стью, про­хо­дя­щей через точки K, P и M.

б)  Най­ди­те пло­щадь по­лу­чен­но­го се­че­ния, если ребро куба рано 6.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

б)  Вве­дем де­кар­то­ву си­сте­му ко­ор­ди­нат с на­ча­лом в цен­тре ос­но­ва­ния ABCD. Вы­пи­шем ко­ор­ди­на­ты точек K, P и M: K (0; 3; 6), P (3; 0; 0), M (−3; 3; 3).

Со­ста­вим урав­не­ние се­ку­щей плос­ко­сти в вы­бран­ной си­сте­ме ко­ор­ди­нат при d = 6.

 си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка 3b плюс 6c плюс 6=0 , новая стро­ка минус 3a плюс 3b плюс 3c плюс 6=0 , новая стро­ка 3a плюс 6=0 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка b плюс 2c плюс 2=0 , новая стро­ка a минус b минус c минус 2=0 , новая стро­ка a= минус 2. конец си­сте­мы . \beginalign новая стро­ка левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка  новая стро­ка левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка  новая стро­ка левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка \endalign

Зна­че­ние а под­ста­вим во вто­рое урав­не­ние. По­лу­чим: b плюс c = минус 4 рав­но­силь­но b= минус 4 минус c.

Под­ста­вив зна­че­ние b в урав­не­ние (1), будем иметь:  минус 4 минус c плюс 2 плюс 2 = 0 рав­но­силь­но c=2. Далее, b = −4 − c = −6. Ис­ко­мое урав­не­ние имеет вид: −2x − 6y + 2z + 6 = 0 или x + 3yz − 3 = 0. Нор­маль­ный век­тор плос­ко­сти: \overlinen_1= левая круг­лая скоб­ка 1;3; минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Урав­не­ние плос­ко­сти ниж­не­го ос­но­ва­ния куба: z = 0. Нор­маль­ный век­тор: \overlinen_2= левая круг­лая скоб­ка 0;0;1 пра­вая круг­лая скоб­ка . Ко­си­нус угла между ниж­ним ос­но­ва­ни­ем куба и се­ку­щей плос­ко­стью (обо­зна­чим этот угол через \varphi) по­лу­чим как угол между их нор­маль­ны­ми век­то­ра­ми \overlinen_1 и \overlinen_2.

 ко­си­нус \varphi = дробь: чис­ли­тель: \left| 1 умно­жить на 0 плюс 3 умно­жить на 0 минус 1 умно­жить на 1 |, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 плюс 9 плюс 1 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 0 плюс 0 плюс 1 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 11 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Най­дем абс­цис­су точки S пе­ре­се­че­ния пря­мой KM с плос­ко­стью (ABCD) из урав­не­ния плос­ко­сти се­че­ния при y = 3, z = 0:

x_S плюс 9 минус 3=0 рав­но­силь­но x_S= минус 6.

Зна­чит,

SC=\left| x_C минус x_S |=\left| минус 3 плюс 6 |=3.

Ана­ло­гич­но най­дем ор­ди­на­ту точки N при x = −3, z = 0.

 минус 3 плюс 3y_N минус 3=0 рав­но­силь­но 3y_N=6 рав­но­силь­но y_N=2.NC=\left| y_C минус y_N |=\left| 3 минус 2 |=1.

Те­перь най­дем ор­ди­на­ту точки L при x = 3, z = 6.

3 плюс 3y_L минус 6 минус 3=0 рав­но­силь­но 3y_L=6 рав­но­силь­но y_L=2.

LD_1=\left| y_D_1 минус y_L |=\left| 3 минус 2 |=1. HD=LD_1=1.

Не­труд­но за­ме­тить, что DX=3,S левая круг­лая скоб­ка NCS пра­вая круг­лая скоб­ка =S левая круг­лая скоб­ка HDX пра­вая круг­лая скоб­ка .

S левая круг­лая скоб­ка PNCH пра­вая круг­лая скоб­ка =S левая круг­лая скоб­ка PSD пра­вая круг­лая скоб­ка минус 2S левая круг­лая скоб­ка NCS пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: PD умно­жить на SD, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус NC умно­жить на SC= дробь: чис­ли­тель: 3 умно­жить на 9, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус 1 умно­жить на 3= дробь: чис­ли­тель: 27 минус 6, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 21, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

S_сеч.= дробь: чис­ли­тель: S левая круг­лая скоб­ка PNCH пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: ко­си­нус \varphi конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 21, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби : дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 11 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 21 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 11 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: 21 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 11 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 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 № 97
Методы геометрии: Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Куб, Пло­щадь се­че­ния, Се­че­ние, про­хо­дя­щее через три точки