Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 512424
i

а)  До­ка­жи­те, что ме­ди­а­ны тет­ра­эд­ра (от­рез­ки, со­еди­ня­ю­щие вер­ши­ны с точ­ка­ми пе­ре­се­че­ния ме­ди­ан про­ти­во­по­лож­ных гра­ней) и от­рез­ки, со­еди­ня­ю­щие се­ре­ди­ны про­ти­во­по­лож­ных ребер, пе­ре­се­ка­ют­ся в одной точке.

б)  Дан тет­ра­эдр ABCDс пря­мы­ми плос­ки­ми уг­ла­ми при вер­ши­не D.Пло­ща­ди гра­ней BCD, ACD и ABD равны со­от­вет­ствен­но 132, 150, 539. Най­ди­те объем тет­ра­эд­ра.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть задан тет­ра­эдр ABCD (ри­су­нок 1)

Рис. 1

Рис. 2

1.  Рас­смот­рим грани ABC и ABD. Пусть M  — точка пе­ре­се­че­ния ме­ди­ан Δ ABC, N  — тре­уголь­ни­ка ABD. И пусть K  — се­ре­ди­на AB. Точки C, D, M, N, K лежат в одной плос­ко­сти, коли они при­над­ле­жат двум пе­ре­се­ка­ю­щим­ся пря­мым KC и KD. По­сколь­ку KC : KM  =  KD : KN  =  3 : 1, тре­уголь­ни­ки MKN и CKD го­мо­те­тич­ны с ко­эф­фи­ци­ен­том го­мо­те­тии (по­до­бия) k  =  3. По ос­нов­но­му свой­ству го­мо­те­тии будем иметь: CD || MN, CD  =  3MN.

Со­еди­ним от­рез­ка­ми точки: M и D, N и С. Точку пе­ре­се­че­ния MD с NC обо­зна­чим О.

CD||MN\Rightarrow \Delta DOC\tilde\Delta MON\Rightarrow OD:MO=OC:ON=CD:MN=3:1.

Ана­ло­гич­но можно до­ка­зать, что через точку О прой­дут все осталь­ные ме­ди­а­ны за­дан­но­го тет­ра­эд­ра.

2.  Те­перь до­ка­жем, что через точку О прой­дут и от­рез­ки, со­еди­ня­ю­щие се­ре­ди­ны про­ти­во­по­лож­ных ребер тет­ра­эд­ра (ри­су­нок 2).

Пусть L  — се­ре­ди­на ребра BC. В плос­ко­сти DKC через точку D про­ве­дем пря­мую, па­рал­лель­ную KC. Про­ве­дем также пря­мую KL, ко­то­рая пе­ре­се­чет толь­ко что про­ве­ден­ную пря­мую в точке, ко­то­рую обо­зна­чим P.

Пусть O1 точка пе­ре­се­че­ния DM и KL.

Рас­смот­рим Δ KLC и Δ PLD. У них: ∠KLC = ∠PLD как вер­ти­каль­ные, ∠KCL = ∠ PDL как внут­рен­ние на­крест ле­жа­щие при KC || PD и се­ку­щей DC, CL  =  DL. Тогда Δ KLC = Δ PLD  — по вто­ро­му при­зна­ку ра­вен­ства тре­уголь­ни­ков. От­сю­да: KC  =  PD, KL  =  PL, ∠CKL = ∠BPL.

 

В Δ KO1M и Δ PO1DKO1M = ∠ PO1D как вер­ти­каль­ные, ∠MKO1 = ∠DPO1 по ранее до­ка­зан­но­му. Зна­чит, \Delta KO_1M\tilde\Delta PO_1D, от­ку­да DO1 : O1M  =  PD : KM. Но как до­ка­за­но выше, KC  =  PD. Сле­до­ва­тель­но, O1D : O1M  =  KC : KM  =  3 : 1.

Итак, O1D : O1M  =  3 : 1. Выше было до­ка­за­но, что OD : OM  =  3 : 1. Так как от­ре­зок DM можно раз­де­лить в от­но­ше­нии 3 : 1, счи­тая от точки D, един­ствен­ным об­ра­зом, то точки О и O1 сов­па­дут, то есть KL про­хо­дит через точку О. Со­вер­шен­но ана­ло­гич­но можно до­ка­зать то, что от­рез­ки, со­еди­ня­ю­щие се­ре­ди­ны ребер BC и AD, BD и AC, прой­дут через точку О. И это  — все то, что тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

 

б)   Вве­дем обо­зна­че­ния длин ребер тет­ра­эд­ра: пусть BD  =  a, CD  =  c, AD  =  b.

В со­от­вет­ствии с усло­ви­ем за­да­чи:

S левая круг­лая скоб­ка BCD пра­вая круг­лая скоб­ка =0,5BD умно­жить на CD=0,5a=132; рав­но­силь­но a=264;

S левая круг­лая скоб­ка ACD пра­вая круг­лая скоб­ка =0,5AD умно­жить на DC=0,5bc=150;bc=300;

 

S левая круг­лая скоб­ка ABD пра­вая круг­лая скоб­ка =0,5D умно­жить на D=0,5ab=539;ab=1078.ac умно­жить на bc умно­жить на ab=a в квад­ра­те b в квад­ра­те c в квад­ра­те =

=264 умно­жить на 300 умно­жить на 1078= левая круг­лая скоб­ка 2 в кубе умно­жить на 3 умно­жить на 11 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на левая круг­лая скоб­ка 3 умно­жить на 10 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на левая круг­лая скоб­ка 2 умно­жить на 7 в квад­ра­те умно­жить на 11 пра­вая круг­лая скоб­ка .

 

a в квад­ра­те b в квад­ра­те c в квад­ра­те =2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 3 в квад­ра­те умно­жить на 7 в квад­ра­те умно­жить на 11 в квад­ра­те умно­жить на 10 в квад­ра­те .

 

abc=4 умно­жить на 3 умно­жить на 7 умно­жить на 11 умно­жить на 10=21 умно­жить на 4 умно­жить на 11 умно­жить на 10=84 умно­жить на 11 умно­жить на 10=924 умно­жить на 10=9240.

 

V левая круг­лая скоб­ка ABCD пра­вая круг­лая скоб­ка =V левая круг­лая скоб­ка CABD пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на S левая круг­лая скоб­ка ABD пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на CD= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ab умно­жить на c= дробь: чис­ли­тель: abc, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 9240, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби =1540.

 

Ответ: б) 1540.

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 № 132
Классификатор стереометрии: Объем тела, Тет­ра­эдр