Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

В пра­виль­ной ше­сти­уголь­ной приз­ме ABCDEFA1B1C1D1E1F1 AB = 2, AA1 = 3.

а)  До­ка­жи­те, что пря­мые AC1 и BE пер­пен­ди­ку­ляр­ны.

б)  Най­ди­те рас­сто­я­ние между пря­мы­ми AC1 и BE.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По­ме­стим за­дан­ную приз­му в де­кар­то­ву си­сте­му ко­ор­ди­нат, как по­ка­за­но на ри­сун­ке.

Будем иметь в виду, что пра­виль­ный ше­сти­уголь­ник, что лежит в ос­но­ва­нии приз­мы, от­рез­ка­ми AD,BE, FC, ко­то­рые пе­ре­се­ка­ют­ся в точке О, раз­би­ва­ет­ся на 6 пра­виль­ных тре­уголь­ни­ков, вы­со­ты ко­то­рых равны  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та (ис­поль­зо­ва­на из­вест­ная фор­му­ла h= дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; в нашем слу­чае a  =  2).

В со­от­вет­ствии со ска­зан­ным ука­жем ко­ор­ди­на­ты нуж­ных точек: A левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; минус 1;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , C_1 левая круг­лая скоб­ка 0;2;3 пра­вая круг­лая скоб­ка , B левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ;1;0 пра­вая круг­лая скоб­ка ,E левая круг­лая скоб­ка минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; минус 1;0 пра­вая круг­лая скоб­ка .

а)  Най­дем:

\overlineAC_1= левая круг­лая скоб­ка \overline минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ;3;3 пра­вая круг­лая скоб­ка ,\overlineBE= левая круг­лая скоб­ка \overline минус 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; минус 2;0 пра­вая круг­лая скоб­ка .\overlineAC_1 умно­жить на \overlineBE=6 минус 6 плюс 0=0.

Итак, \overlineAC_1\bot \overlineBE. А это зна­чит, что пря­мые AC1 и BE пер­пен­ди­ку­ляр­ны.

б)  Най­дем ко­ор­ди­на­ты век­то­ра \overlinen_1, пер­пен­ди­ку­ляр­но­го как к век­то­ру \overlineBE, так и к век­то­ру \overlineAC_1. Пусть его ко­ор­ди­на­ты будут равны x,y,z. По­сколь­ку ска­ляр­ное про­из­ве­де­ние двух пер­пен­ди­ку­ляр­ных век­то­ров равно нулю,

 си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка минус 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та x минус 2y=0 , новая стро­ка минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та x плюс 3y плюс 3z=0 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та x плюс y=0 , новая стро­ка минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та x плюс 3y плюс 3z=0 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка 4y плюс 3z=0 , новая стро­ка x= минус дробь: чис­ли­тель: y, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби  конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка y= минус дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби z , новая стро­ка x= дробь: чис­ли­тель: 3z, зна­ме­на­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби . конец си­сте­мы .

Итак, \overlinen_1= левая круг­лая скоб­ка \overline дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби z; минус дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби z;z пра­вая круг­лая скоб­ка . За­ме­ним этот век­тор ему кол­ли­не­ар­ным, по­де­лив по­лу­чен­ные ко­ор­ди­на­ты на  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби z. \overlinen= левая круг­лая скоб­ка \overline ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; минус 3;4 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Со­ста­вим урав­не­ние плос­ко­сти, пер­пен­ди­ку­ляр­ной век­то­ру \overlinen и про­хо­дя­щей через точку любую точку пря­мой AC1. Ис­ко­мое урав­не­ние будет иметь вид: a левая круг­лая скоб­ка x минус x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс b левая круг­лая скоб­ка y минус y_0 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс c левая круг­лая скоб­ка z минус z_0 пра­вая круг­лая скоб­ка =0, где a, b, c  — со­от­вет­ству­ю­щие ко­ор­ди­на­ты век­то­ра \overlinen, x_0,y_0,z_0  — ко­ор­ди­на­ты любой точки пря­мой AC1. Пусть такой точ­кой будет А. Тогда:

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та умно­жить на левая круг­лая скоб­ка x минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка минус 3 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка y минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 4 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка z минус 0 пра­вая круг­лая скоб­ка =0; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та x минус 3 минус 3y минус 3 плюс 4z=0; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та x минус 3y плюс 4z минус 6=0.

Рас­сто­я­ние ρ между скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся пря­мы­ми AC1 и BE най­дем как рас­сто­я­ние между любой точ­кой пря­мой BE до най­ден­ной плос­ко­сти. В ка­че­стве такой точки вы­бе­рем B.

\rho = дробь: чис­ли­тель: \left| ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус 3 умно­жить на 1 плюс 4 умно­жить на 0 минус 6 |, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 плюс 9 плюс 16 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: \left| 3 минус 3 минус 6 |, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 28 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 6, зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

 

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та 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 № 118
Методы геометрии: Ис­поль­зо­ва­ние век­то­ров, Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Пер­пен­ди­ку­ляр­ность пря­мых, Пра­виль­ная ше­сти­уголь­ная приз­ма, Рас­сто­я­ние между скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся пря­мы­ми