Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 508191
i

В пра­виль­ной тре­уголь­ной пи­ра­ми­де SABC с ос­но­ва­ни­ем ABC из­вест­ны ребра AB=8 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та и SC = 17. Най­ди­те угол, об­ра­зо­ван­ный плос­ко­стью ос­но­ва­ния и пря­мой AM, где M  — точка пе­ре­се­че­ния ме­ди­ан грани SBC.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Гео­мет­ри­че­ский метод ис­сле­до­ва­ния.

Про­ве­дем: AD  — ме­ди­а­ну \Delta ABC, SD  — апо­фе­му пи­ра­ми­ды  левая круг­лая скоб­ка D при­над­ле­жит BC,CD=BD пра­вая круг­лая скоб­ка . Пусть О  — центр ос­но­ва­ния пи­ра­ми­ды, E  — про­ек­ция точки M на ос­но­ва­ние пи­ра­ми­ды. Со­еди­ним от­рез­ком точки А и M, M и E.

Най­дем вы­со­ту пи­ра­ми­ды. SO= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: SA конец ар­гу­мен­та в квад­ра­те минус AO в квад­ра­те = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 289 минус 64 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 225 конец ар­гу­мен­та =15.

Ясно, что: AD= дробь: чис­ли­тель: 8 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =12;AO= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби AD=8,OD= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби AD=4.

Рас­смот­рим \Delta SOD.ME||SO как два пер­пен­ди­ку­ля­ра к одной и той же пря­мой OD. Сле­до­ва­тель­но, \Delta MED\sim\Delta SOD. От­сю­да: OE= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби OD= дробь: чис­ли­тель: 8, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , ME= дробь: чис­ли­тель: SO, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби =5.

AE=AO плюс OE=8 плюс дробь: чис­ли­тель: 8, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 32, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

\angle MAE по спо­со­бу по­стро­е­ния и опре­де­ле­нию угла между плос­ко­стью и пря­мой  — ис­ко­мый угол.

 тан­генс \angle MAE= дробь: чис­ли­тель: ME, зна­ме­на­тель: AE конец дроби =5: дробь: чис­ли­тель: 32, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: 32 конец дроби ;\angle MAE= арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: 32 конец дроби .

Ко­ор­ди­нат­но-век­тор­ный метод ис­сле­до­ва­ния.

По­ме­стим за­дан­ную пи­ра­ми­ду в де­кар­то­ву си­сте­му ко­ор­ди­нат, как по­ка­за­но на рис.

Най­дем ко­ор­ди­на­ты нуж­ных точек: A (-4;  минус 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; 0), B(-4; 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; 0), C(8; 0; 0), S(0; 0; 15). D (2; 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; 0).

Точка M делит от­ре­зок SD в от­но­ше­нии 2 : 1. То есть \lambda =2.

x_M= дробь: чис­ли­тель: x_S плюс \lambda x_D, зна­ме­на­тель: 1 плюс \lambda конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ;y_M= дробь: чис­ли­тель: y_S плюс \lambda y_D, зна­ме­на­тель: 1 плюс \lambda конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ;z_M= дробь: чис­ли­тель: z_S плюс \lambda z_D, зна­ме­на­тель: 1 плюс \lambda конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби =5.

\overlineAM= левая фи­гур­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс 4; дробь: чис­ли­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ;5 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка = левая фи­гур­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: 16 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ;5 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка .

Плос­кость ос­но­ва­ния пи­ра­ми­ды имеет урав­не­ние z = 0, нор­маль­ный век­тор ко­то­рой \overlinen= левая круг­лая скоб­ка \overline0;0;1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Най­дем синус ис­ко­мо­го угла.

 синус \angle MAE= дробь: чис­ли­тель: \left| дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на 0 плюс дробь: чис­ли­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на 0 плюс 5 умно­жить на 1 |, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 256, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 768, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби плюс 25 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 0 плюс 0 плюс 1 конец ар­гу­мен­та конец дроби =5: дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1249 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1249 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

 ко­си­нус \angle MAE= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус дробь: чис­ли­тель: 225, зна­ме­на­тель: 1249 конец дроби конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 1024, зна­ме­на­тель: 1249 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 32, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1249 конец ар­гу­мен­та конец дроби . тан­генс \angle MAE= дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: 32 конец дроби .

С ча­стич­ным ис­поль­зо­ва­ни­ем век­тор­но­го ме­то­да.

Так как M  — точка пе­ре­се­че­ния ме­ди­ан тре­уголь­ни­ка SBC, то \overlineAM= дробь: чис­ли­тель: \overlineAS плюс \overlineAB плюс \overlineAC, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . Но \overlineAS=\overlineAO плюс \overlineOS, \overlineAB плюс \overlineAC=2\overlineAD, сле­до­ва­тель­но, \overlineAM= дробь: чис­ли­тель: \overlineAO плюс \overlineOS плюс 2\overlineAD, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Най­дем ска­ляр­ный квад­рат век­то­ра \overlineAM.

\overlineAM в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: \overlineAO в квад­ра­те плюс \overlineOS в квад­ра­те плюс 4\overlineAD в квад­ра­те плюс 2\overlineAO умно­жить на \overlineOS плюс 4\overlineAO умно­жить на \overlineAD плюс 4\overlineOS умно­жить на \overlineAD, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби =

= дробь: чис­ли­тель: 64 плюс 225 плюс 4 умно­жить на 144 плюс 0 плюс 4 умно­жить на 8 умно­жить на 12 плюс 0, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 289 плюс 576 плюс 384, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1249, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби .

Зна­чит, \left| \overlineAM |= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1249 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Выше было по­лу­че­но ME = 5. От­сю­да:  синус \angle MAE= дробь: чис­ли­тель: ME, зна­ме­на­тель: AM конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1249 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

 

Ответ:  арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: 32 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 № 105
Методы геометрии: Ис­поль­зо­ва­ние век­то­ров, Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Пра­виль­ная тре­уголь­ная пи­ра­ми­да, Угол между пря­мой и плос­ко­стью