Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 512452
i

В пря­мо­уголь­ном па­рал­ле­ле­пи­пе­де ABCDA1B1C1D1 AB  =  3, AA1  =  4, AD  =  5.

а)  До­ка­жи­те, что точки B, C1, D и A1 не лежат в одной плос­ко­сти.

б)  Най­ди­те объем мно­го­гран­ни­ка с вер­ши­на­ми в точ­ках B, C1, D и A1.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  По­ме­стим за­дан­ный па­рал­ле­ле­пи­пед в де­кар­то­ву си­сте­му ко­ор­ди­нат с на­ча­лом в точке D(0; 0; 0), как по­ка­за­но на ри­сун­ке 1.

 

 

Вы­пи­шем ко­ор­ди­на­ты не­ко­то­рых его вер­шин: B(5; 3; 0), A1(5; 0; 4), C1(0; 3; 4). Будем ис­кать урав­не­ние плос­ко­сти BA1C1 в виде ax + by + cz + d  =  0. И пусть при этом d  =  120.

 си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка 5a плюс 3b плюс 120=0 , новая стро­ка 5a плюс 4c плюс 120=0 , новая стро­ка 3b плюс 4c плюс 120=0 . конец си­сте­мы .

Вы­чи­тая почлен­но из пер­во­го урав­не­ния вто­рое, по­лу­чим: 3b минус 4c=0  рав­но­силь­но b= дробь: чис­ли­тель: 4c, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . Под­став­ля­ем по­лу­чен­ный ре­зуль­тат в тре­тье урав­не­ние: 8c= минус 120  рав­но­силь­но c= минус 15. Далее:

b= дробь: чис­ли­тель: 4c, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = минус 20;5a плюс 4c= минус 120;a= минус дробь: чис­ли­тель: 120 плюс 4c, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби = минус дробь: чис­ли­тель: 120 минус 60, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби = минус 12.

Таким об­ра­зом, ис­ко­мое урав­не­ние имеет вид:  минус 12x минус 20y минус 15z плюс 120=0 или 12x плюс 20y плюс 15z минус 120=0.

Не­труд­но за­ме­тить, что ко­ор­ди­на­ты точки D не удо­вле­тво­ря­ют урав­не­нию плос­ко­сти, сле­до­ва­тель­но, эта точка D с точ­ка­ми B, C1 и A1 в одной плос­ко­сти не лежит.

б)  Рас­смот­рим пи­ра­ми­ду с ос­но­ва­ни­ем BA1C1 и вер­ши­ной D. Вы­со­ту ее най­дем как рас­сто­я­ние ρ от точки D до плос­ко­сти BA1C1.

\rho = дробь: чис­ли­тель: \left| 12 умно­жить на 0 плюс 20 умно­жить на 0 плюс 15 умно­жить на 0 минус 120 |, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 144 плюс 400 плюс 225 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 120, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 769 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Най­дем сто­ро­ны Δ BA1C1.

A_1B= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: AA_1 конец ар­гу­мен­та в квад­ра­те плюс AB в квад­ра­те = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 16 плюс 9 конец ар­гу­мен­та =5;

A_1C_1= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: A конец ар­гу­мен­та _1B_1 в квад­ра­те плюс B_1C_1 в квад­ра­те = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 9 плюс 25 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 34 конец ар­гу­мен­та ;

BC_1= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: BC конец ар­гу­мен­та в квад­ра­те плюс CC_1 в квад­ра­те = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 25 плюс 16 конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 41 конец ар­гу­мен­та .

Те­перь най­дем вы­со­ту этого тре­уголь­ни­ка, про­ве­ден­но­го к сто­ро­не A1B (ри­су­нок 2).

h в квад­ра­те =34 минус x в квад­ра­те ;h в квад­ра­те =41 минус левая круг­лая скоб­ка 5 минус x пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =41 минус 25 плюс 10x минус x в квад­ра­те =16 плюс 10x минус x в квад­ра­те .

Таким об­ра­зом,

34 минус x в квад­ра­те =16 плюс 10x минус x в квад­ра­те рав­но­силь­но 10x=18 рав­но­силь­но x= дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби .

h в квад­ра­те =34 минус x в квад­ра­те =34 минус дробь: чис­ли­тель: 81, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 850 минус 81, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 769, зна­ме­на­тель: 25 конец дроби .h= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 769 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 5 конец дроби .

S левая круг­лая скоб­ка BA_1C_1 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 5 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 769 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 5 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 769 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

V левая круг­лая скоб­ка DBA_1C_1 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S левая круг­лая скоб­ка BA_1C_1 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на \rho = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 769 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 120, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 769 конец ар­гу­мен­та конец дроби =20.

 

Ответ: б) 20.

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 № 136
Методы геометрии: Ис­поль­зо­ва­ние век­то­ров, Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Объем тела, Пря­мо­уголь­ный па­рал­ле­ле­пи­пед