Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 511342
i

Точка E  — се­ре­ди­на ребра CC_1 куба ABCDA_1B_1C_1D_1 со сто­ро­ной рав­ной 1.

а)  До­ка­жи­те, что B_1D \perp AC.

б)  Най­ди­те угол между пря­мы­ми BE и B_1D.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Про­ек­ция пря­мой B_1D на плос­кость ABCD − пря­мая BD. BD \perp AC, как диа­го­на­ли квад­ра­та. Зна­чит, по тео­ре­ме о трех пер­пен­ди­ку­ля­рах B_1D\perp AC.

б)DB_1= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та . Про­ведём через точку B_1 пря­мую, па­рал­лель­ную BE. Она пе­ре­се­ка­ет про­дол­же­ние ребра CC_1 в точке F, причём C_1F= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Ис­ко­мый угол равен углу DB_1F (или смеж­но­му с ним).

В пря­мо­уголь­ном тре­уголь­ни­ке B_1C_1F с пря­мым углом C_1 имеем:

B_1F= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: B_1C в квад­ра­те _1 плюс C_1F в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

В пря­мо­уголь­ном тре­уголь­ни­ке DCF с пря­мым углом C имеем:

DF= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: DC в квад­ра­те плюс CF в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

В тре­уголь­ни­ке DB_1F по тео­ре­ме ко­си­ну­сов по­лу­ча­ем:

DF в квад­ра­те =DB в квад­ра­те _1 плюс B_1F в квад­ра­те минус 2 умно­жить на ко­си­нус \angle DB_1F умно­жить на DB_1 умно­жить на B_1F,

от­ку­да  ко­си­нус \angle DB_1F= дробь: чис­ли­тель: DB в квад­ра­те _1 плюс B_1F в квад­ра­те минус DF в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на DB_1 умно­жить на B_1F конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 15 конец дроби , а тогда \angleDB_1F= арк­ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 15 конец дроби .

 

Ответ:  арк­ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 15 конец дроби .

 

При­ве­дем ре­ше­ние пунк­та б) Адама Ар­утю­но­ва.

Вве­дем си­сте­му ко­ор­ди­нат с на­ча­лом в точке B так, чтобы на­прав­ле­ние оси Ox сов­па­да­ло с на­прав­ле­ни­ем век­то­ра \overrightarrowBC, на­прав­ле­ние оси Oy  — с на­прав­ле­ни­ем век­то­ра \overrightarrowBA и на­прав­ле­ние оси Oz  — с на­прав­ле­ни­ем век­то­ра \overrightarrowBB_1. Тогда B левая круг­лая скоб­ка 0; 0; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка , B_1 левая круг­лая скоб­ка 0; 0; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , D левая круг­лая скоб­ка 1; 1; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка , C левая круг­лая скоб­ка 1; 0; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка , C_1 левая круг­лая скоб­ка 1; 0; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , E левая круг­лая скоб­ка 1; 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка . Най­дем ко­ор­ди­на­ты век­то­ров: \overrightarrowBE левая круг­лая скоб­ка 1; 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка и \overrightarrowB_1D левая круг­лая скоб­ка 1; 1; минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка . Ко­си­нус угла между век­то­ра­ми:

 ко­си­нус альфа = дробь: чис­ли­тель: 1 умно­жить на 1 плюс 1 умно­жить на 0 минус 1 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 в квад­ра­те плюс 1 в квад­ра­те плюс 1 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та конец дроби }= дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 15 конец дроби .

Тогда ис­ко­мый угол между пря­мы­ми BE и B_1D равен  арк­ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 15 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та a) 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 № 500112: 500408 500428 511342 Все

Классификатор стереометрии: Куб, Угол между пря­мы­ми