Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 527302
i

Пра­виль­ная тре­уголь­ная приз­ма ABCA_1B_1C_1 пе­ре­се­че­на плос­ко­стью, про­хо­дя­щей через се­ре­ди­ны ребер AB, A_1C_1, BB_1. Сто­ро­на ос­но­ва­ния приз­мы равна 2, а вы­со­та приз­мы равна  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 7 конец дроби .

а)  Най­ди­те угол между плос­ко­стью се­че­ния и плос­ко­стью ос­но­ва­ния приз­мы.

б)  Най­ди­те пло­щадь се­че­ния.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Вве­дем ко­ор­ди­на­ты с на­ча­лом в точке A и осями, на­прав­лен­ны­ми вдоль AB, пер­пен­ди­ку­ля­ра к AB в плос­ко­сти ос­но­ва­ния, AA_1. Тогда ко­ор­ди­на­ты вер­шин будут та­ки­ми  — A левая круг­лая скоб­ка 0;0;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , B левая круг­лая скоб­ка 2;0;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , C левая круг­лая скоб­ка 1; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , A_1 левая круг­лая скоб­ка 0;0;2h пра­вая круг­лая скоб­ка , B_1 левая круг­лая скоб­ка 2;0;2h пра­вая круг­лая скоб­ка , C_1 левая круг­лая скоб­ка 1; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ;2h пра­вая круг­лая скоб­ка , где h= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та конец дроби . Се­ре­ди­ны ука­зан­ных в усло­вии ребер будут иметь ко­ор­ди­на­ты  левая круг­лая скоб­ка 1;0;0 пра­вая круг­лая скоб­ка ,  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;2h пра­вая круг­лая скоб­ка ,  левая круг­лая скоб­ка 2;0;h пра­вая круг­лая скоб­ка . До­пу­стим, урав­не­ние плос­ко­сти, про­хо­дя­щей через них, это Ax плюс By плюс Cz плюс D=0. Под­став­ляя эти точки, по­лу­ча­ем:

A плюс D=0,     дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби A плюс дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби B плюс 2hC плюс D=0,     2A плюс hC плюс D=0.

Пусть, на­при­мер, A=h, D= минус h. Тогда из по­след­не­го урав­не­ния C= минус 1, а из вто­ро­го: B= дробь: чис­ли­тель: 5h, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби . Итак, урав­не­ние плос­ко­сти имеет вид:

hx плюс дробь: чис­ли­тель: 5h, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби y минус z минус h=0.

а)  Най­дем по фор­му­ле ко­си­нус угла между этой плос­ко­стью и плос­ко­стью ос­но­ва­ния z=0:

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 0 плюс 0 плюс 1 конец ар­гу­мен­та ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: h в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: 25, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби h в квад­ра­те плюс 1 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 28, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 28 конец дроби конец ар­гу­мен­та плюс 1 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби

Зна­чит, угол равен 30 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка .

б)  Най­дем точки пе­ре­се­че­ния плос­ко­сти с реб­ра­ми AC и C_1B_1. Ко­ор­ди­на­ты точек на AC удо­вле­тво­ря­ют усло­ви­ям z=0 и y= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та x. Под­став­ляя эти дан­ные в урав­не­ние плос­ко­сти, по­лу­чим hx плюс 5hx минус h=0, то есть x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби , y= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби Ана­ло­гич­но, ко­ор­ди­на­ты точек на C_1B_1 удо­вле­тво­ря­ют усло­ви­ям z=2h, y= левая круг­лая скоб­ка 2 минус x пра­вая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та . Под­став­ляя эти дан­ные в урав­не­ние плос­ко­сти, по­лу­чим hx плюс 5h левая круг­лая скоб­ка 2 минус x пра­вая круг­лая скоб­ка минус 3h=0, то есть x= дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби , y= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби . Если со­еди­нить по­лу­чен­ные пять точек  — по­лу­чим се­че­ние приз­мы. Его про­ек­ция на плос­кость ос­но­ва­ния  — тоже пя­ти­уголь­ник (см. рис. 2). Его пло­щадь можно найти, вы­чи­тая из пло­ща­ди тре­уголь­ни­ка пло­ща­ди двух ма­лень­ких тре­уголь­ни­ков. Их пло­ща­ди, в свою оче­редь, легко найти, по­сколь­ку они имеют угол 60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка , а их сто­ро­ны, при­ле­га­ю­щие к этому углу, нам из­вест­ны. Имеем:

S= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби синус 60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 2 умно­жить на 2 минус 1 минус умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус 1 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 13 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 24 конец дроби .

По тео­ре­ме о пло­ща­ди фи­гу­ры и пло­ща­ди про­ек­ции пло­щадь се­че­ния равна  дробь: чис­ли­тель: 13 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 24 конец дроби : ко­си­нус 30 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 13, зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

 

Ответ: а) 30 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка ; б)  дробь: чис­ли­тель: 13, зна­ме­на­тель: 12 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 № 250
Методы геометрии: Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Пло­щадь се­че­ния, Пра­виль­ная тре­уголь­ная приз­ма, Се­че­ние, про­хо­дя­щее через три точки, Угол между плос­ко­стя­ми