Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Все ребра пра­виль­ной ше­сти­уголь­ной приз­мы ABCDEFA1B1C1D1E1F1 равны  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 133 конец ар­гу­мен­та .

а)  По­стро­ить се­че­ние приз­мы плос­ко­стью AFC1.

б)  Най­ди­те пло­щадь этого се­че­ния.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

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

Пусть ребра приз­мы равны t. Тогда имеем:

A левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; минус дробь: чис­ли­тель: t, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , F левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: t, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , C_1 левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; минус дробь: чис­ли­тель: t, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;t пра­вая круг­лая скоб­ка .

Най­дем урав­не­ние се­ку­щей плос­ко­сти, ко­то­рая имеет вид: ax + by + cz + d  =  0. Пусть d= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та . Так как точки A, F, C1 лежат в этой плос­ко­сти, то:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка дробь: чис­ли­тель: t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби a минус дробь: чис­ли­тель: t, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби b плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =0 , новая стро­ка дробь: чис­ли­тель: t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби a плюс дробь: чис­ли­тель: t, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби b плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =0 , новая стро­ка минус дробь: чис­ли­тель: t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби a минус дробь: чис­ли­тель: t, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби b плюс tc плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =0 . конец си­сте­мы .

Вы­чи­тая из вто­ро­го урав­не­ния пер­вое, по­лу­чим: tb  =  0; b  =  0. Тогда:

 дробь: чис­ли­тель: t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби a= минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та рав­но­силь­но a= минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби ;

 минус дробь: чис­ли­тель: t ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс tc= минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ;

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс tc= минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ;c= минус дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби .

Итак, ис­ко­мое урав­не­ние имеет вид:  минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби x минус дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби z плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =0 или  дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби x плюс дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби z минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =0. Это  — урав­не­ние се­ку­щей плос­ко­сти. Ее нор­маль­ный век­тор: \overlinen_1= левая круг­лая скоб­ка \overline дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби ;0; дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

 

Итак, ис­ко­мое урав­не­ние имеет вид:  минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби x минус дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби z плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =0 или  дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби x плюс дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби z минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =0. Это  — урав­не­ние се­ку­щей плос­ко­сти. Ее нор­маль­ный век­тор: \overlinen_1= левая круг­лая скоб­ка \overline дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби ;0; дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

Най­дем ко­ор­ди­на­ты пе­ре­се­че­ния се­ку­щей плос­ко­сти и пря­мых BB1 и EE1. Ис­ко­мая точка K левая круг­лая скоб­ка 0; минус t;z_k пра­вая круг­лая скоб­ка . По­сколь­ку эта точка лежит на се­ку­щей плос­ко­сти, то  дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби z_k минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =0; z_k= дробь: чис­ли­тель: t, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

 

Таким об­ра­зом, се­ку­щая плос­кость пе­ре­се­ка­ет ребро BB1 в точке K левая круг­лая скоб­ка 0; минус t; дробь: чис­ли­тель: t, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , то есть в се­ре­ди­не ребра BB1. Ана­ло­гич­но най­дем точку L  — пе­ре­се­че­ние се­ку­щей плос­ко­сти и ребра EE1. Также L ока­жет­ся се­ре­ди­ной ребра EE1. Ясно, что се­че­ние будет про­хо­дить через вер­ши­ну D1. Ис­ко­мым се­че­ни­ем будет ше­сти­уголь­ник AKC1D1LF.

б)  Урав­не­ние плос­ко­сти ниж­не­го ос­но­ва­ния приз­мы: z  =  0, ее нор­маль­ный век­тор \overlinen_2= левая круг­лая скоб­ка \overline0;0;1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Если угол между се­ку­щей плос­ко­стью и ниж­ним ос­но­ва­ни­ем приз­мы обо­зна­чить α, то

 ко­си­нус альфа = дробь: чис­ли­тель: \left| дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби умно­жить на 0 плюс 0 умно­жить на 0 плюс дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби умно­жить на 1 |, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: t конец ар­гу­мен­та в квад­ра­те конец дроби плюс 0 плюс дробь: чис­ли­тель: 12, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 0 конец ар­гу­мен­та в квад­ра­те плюс 0 в квад­ра­те плюс 1 в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: t конец дроби , зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: t конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

 

S_осн.=6 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3a в квад­ра­те ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;

 

S_сеч.= дробь: чис­ли­тель: S_осн., зна­ме­на­тель: ко­си­нус альфа конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3a в квад­ра­те ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби : дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =3a в квад­ра­те =3 умно­жить на 133=399.

 

Ответ: б) 399.

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 № 133
Методы геометрии: Ис­поль­зо­ва­ние век­то­ров, Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Пло­щадь се­че­ния, Пра­виль­ная ше­сти­уголь­ная приз­ма, Се­че­ние, про­хо­дя­щее через три точки