Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

В ос­но­ва­нии пря­мой приз­мы ABCA_1B_1C_1 лежит пря­мо­уголь­ный тре­уголь­ник ABC с ги­по­те­ну­зой AB, при­чем AB=AA_1. Через точку B_1 пер­пен­ди­ку­ляр­но CA_1 про­ве­де­на плос­кость α.

а)  До­ка­жи­те, что се­че­ни­ем приз­мы плос­ко­стью α яв­ля­ет­ся пря­мо­уголь­ный тре­уголь­ник.

б)  Най­ди­те объем боль­шей части приз­мы, на ко­то­рые ее делит плос­кость α, если из­вест­но, что AC=8, BC=6.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Вве­дем ко­ор­ди­на­ты с на­ча­лом в точке C и осями, на­прав­лен­ны­ми вдоль ребер CA, CB, CC_1. Пусть AC=a, BC=b, AA_1=h= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та . Тогда не­труд­но найти ко­ор­ди­на­ты точек B_1 левая круг­лая скоб­ка 0;b;h пра­вая круг­лая скоб­ка , A_1 левая круг­лая скоб­ка a;0;h пра­вая круг­лая скоб­ка . Зна­чит, век­тор нор­ма­ли к плос­ко­сти се­че­ния имеет ко­ор­ди­на­ты  левая фи­гур­ная скоб­ка a;0;h пра­вая фи­гур­ная скоб­ка и урав­не­ние плос­ко­сти имеет вид ax плюс hz плюс D=0. Под­бе­рем D так, чтобы плос­кость про­хо­ди­ла через B_1, по­лу­чим ax плюс hz минус h в квад­ра­те =0. Най­дем те­перь ее точки пе­ре­се­че­ния с реб­ра­ми приз­мы.

Ребро AA_1. Пусть это точка T левая круг­лая скоб­ка a;0;t пра­вая круг­лая скоб­ка . Тогда:

a в квад­ра­те плюс ht минус h в квад­ра­те =0 рав­но­силь­но t= дробь: чис­ли­тель: h в квад­ра­те минус a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: h конец дроби = дробь: чис­ли­тель: b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: h конец дроби .

Ребро C_1A_1. Пусть это точка  левая круг­лая скоб­ка t;0;h пра­вая круг­лая скоб­ка . Тогда at=0, t=0 и это про­сто точка C_1. Эти точки можно со­еди­нить, по­это­му дру­гих ребер плос­кость не пе­ре­се­ка­ет. Тогда:

B_1T в квад­ра­те =a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: h конец дроби минус h пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: h конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =B_1C_1 в квад­ра­те плюс C_1T в квад­ра­те ,

по­это­му се­че­ние  — пря­мо­уголь­ный тре­уголь­ник.

 

Воз­мож­но и чисто гео­мет­ри­че­ское ре­ше­ние. Пря­мая B_1C_1 пер­пен­ди­ку­ляр­на грани ACC_1A_1, по­это­му пря­мая B_1C_1 пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мой CA_1 и лежит в се­че­нии. Про­ве­дем те­перь из C_1 пер­пен­ди­ку­ляр к CA_1 до пе­ре­се­че­ния с AA_1 в точке T (она будет имен­но на ребре, по­сколь­ку AA_1=AB боль­ше CC_1. Тогда B_1C_1T  — ис­ко­мое се­че­ние и B_1C_1\perp C_1T, по­сколь­ку C_1T при­над­ле­жит CC_1A_1A. Ко­ор­ди­нат­ное при­ве­де­но здесь для того, чтобы по­ка­зать силу ме­то­да ко­ор­ди­нат в за­да­чах на до­ка­за­тель­ство для че­ло­ве­ка, почти не име­ю­ще­го гео­мет­ри­че­ских зна­ний. Кста­ти, в нем сразу по­нят­но, что точка лежит на ребре, ведь 0 мень­ше дробь: чис­ли­тель: b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: h конец дроби мень­ше h.

б)  Имеем:

V_ABCA_1B_1C_1=CC_1 умно­жить на S_ABC= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 в квад­ра­те плюс 8 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 6 умно­жить на 8=240.

Далее:

V_TA_1C_1B= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S_C_1B_1A_1 умно­жить на TA_1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 6 умно­жить на 8 умно­жить на A_1T=8A_1T.

По­сколь­ку сей­час b=6, a=8, h=10, то T левая круг­лая скоб­ка 8;0;3,6 пра­вая круг­лая скоб­ка , по­это­му TA_1=6,4 и объем равен 51,2. Ясно, что это мень­шая часть, по­это­му ответ 240 минус 51,2=188,8.

 

Ответ: 188,8.

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 № 199
Методы геометрии: Ис­поль­зо­ва­ние век­то­ров, Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Пря­мая приз­ма, Се­че­ние  — тре­уголь­ник, Се­че­ние, па­рал­лель­ное или пер­пен­ди­ку­ляр­ное пря­мой