Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 510688
i

Плос­кость  альфа пе­ре­се­ка­ет два шара, име­ю­щих общий центр. Пло­щадь се­че­ния мень­ше­го шара этой плос­ко­стью равна 7. Плос­кость  бета , па­рал­лель­ная плос­ко­сти  альфа , ка­са­ет­ся мень­ше­го шара, а пло­щадь се­че­ния этой плос­ко­стью боль­ше­го шара равна 5.

а)  До­ка­жи­те, что се­че­ние шара плос­ко­стью есть круг.

б)  Най­ди­те пло­щадь се­че­ния боль­ше­го шара плос­ко­стью α.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть  альфа   — се­ку­щая плос­кость и О  — центр шара. Опу­стим пер­пен­ди­ку­ляр из цен­тра шара на плос­кость  альфа и обо­зна­чим через F ос­но­ва­ние этого пер­пен­ди­ку­ля­ра.

Пусть X  — про­из­воль­ная точка шара, при­над­ле­жа­щая плос­ко­сти  альфа . По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра ОХ в квад­ра­те = ОF в квад­ра­те плюс FХ в квад­ра­те . Так как ОХ не боль­ше ра­ди­у­са R шара, то FХ мень­ше или равно ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: R в квад­ра­те минус OF в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та , т. е. любая точка се­че­ния шара плос­ко­стью  альфа на­хо­дит­ся от точки F на рас­сто­я­нии, не боль­шем  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: R в квад­ра­те минус OF в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та , сле­до­ва­тель­но, она при­над­ле­жит шару. Это зна­чит, что се­че­ние шара плос­ко­стью  альфа есть круг с цен­тром в точке F.

Об­рат­но: любая точка X этого круга при­над­ле­жит шару. А это зна­чит, что се­че­ние шара плос­ко­стью  альфа есть круг с цен­тром в точке F. Тео­ре­ма до­ка­за­на.

б)  Рас­смот­рим се­че­ние, про­хо­дя­щее через общий центр шаров и цен­тры кру­гов. Введём обо­зна­че­ния цен­тра шаров, точек ка­са­ния и точек пе­ре­се­че­ния по­верх­но­стей шаров с плос­ко­стя­ми  альфа и  бета , как по­ка­за­но на ри­сун­ке.

От­ре­зок FD  — ра­ди­ус круга, по­лу­чен­но­го в се­че­нии мень­ше­го шара плос­ко­стью  альфа , тогда S_ альфа = Пи умно­жить на FD в квад­ра­те = 7  — пло­щадь се­че­ния мень­ше­го шара плос­ко­стью  альфа . От­ре­зок AB  — ра­ди­ус круга, по­лу­чен­но­го в се­че­нии боль­ше­го шара плос­ко­стью  бета , тогда S_beta = Пи умно­жить на AB в квад­ра­те = 5  — пло­щадь се­че­ния боль­ше­го шара плос­ко­стью  бета . От­ре­зок CF  — ра­ди­ус круга, по­лу­чен­но­го в се­че­нии боль­ше­го шара плос­ко­стью  альфа .

Па­рал­лель­ные пря­мые AB и CF пер­пен­ди­ку­ляр­ны пря­мой AF. Тогда из пря­мо­уголь­ных тре­уголь­ни­ков по­лу­ча­ем:

OF в квад­ра­те = OC в квад­ра­те минус CF в квад­ра­те = OD в квад­ра­те минус FD в квад­ра­те ,

от­ку­да

CF в квад­ра­те = OC в квад­ра­те минус OD в квад­ра­те плюс FD в квад­ра­те = OB в квад­ра­те минус OA в квад­ра­те плюс FD в квад­ра­те = AB в квад­ра­те плюс FD в квад­ра­те .

Пло­щадь се­че­ния боль­ше­го шара плос­ко­стью  альфа :

S = Пи умно­жить на CF в квад­ра­те = Пи умно­жить на AB в квад­ра­те плюс Пи умно­жить на FD в квад­ра­те = 12 .

Ис­сле­ду­ем слу­чай, когда плос­ко­сти рас­по­ло­же­ны по одну сто­ро­ну от цен­тра шара.

Рас­суж­дая ана­ло­гич­но, по­лу­ча­ем:

DE в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: Пи конец дроби ; AB в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: Пи конец дроби ; S= Пи левая круг­лая скоб­ка R в квад­ра­те минус OA в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка .

А тогда

\left \beginalign S= Пи левая круг­лая скоб­ка R в квад­ра­те минус OA в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , R в квад­ра­те =r в квад­ра­те плюс DE в квад­ра­те , OA в квад­ра­те =r в квад­ра­те минус AB в квад­ра­те пра­вая фи­гур­ная скоб­ка \endalign пра­вая фи­гур­ная скоб­ка \Rightarrow S= Пи левая круг­лая скоб­ка r в квад­ра­те плюс DE в квад­ра­те минус r в квад­ра­те плюс AB в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = Пи левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: Пи конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: Пи конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = 12.

 

Ответ:12.


-------------
Дублирует задание № 504945.
Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а), и обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б)3
По­лу­чен обос­но­ван­ный ответ в пунк­те б)

ИЛИ

име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а), и при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки

2
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а),

ИЛИ

при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки,

ИЛИ

обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б) с ис­поль­зо­ва­ни­ем утвер­жде­ния пунк­та а), при этом пункт а) не вы­пол­нен

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, при­ведённых выше0
Мак­си­маль­ный балл3

Аналоги к заданию № 502115: 502135 504945 Все

Источники:
Классификатор стереометрии: Си­сте­ма шаров