Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д10 C2 № 527324
i

В кубе ABCDA_1B_1C_1D_1, ребро ко­то­ро­го равно 6, точки M и N  — се­ре­ди­ны ребер AB и B_1C_1 со­от­вет­ствен­но, а точка K рас­по­ло­же­на на ребре DC так, что DK=2KC.

а)  Най­ди­те рас­сто­я­ние между пря­мы­ми MN и AK.

б)  Рас­сто­я­ние от точки A_1 до плос­ко­сти тре­уголь­ни­ка MNK.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Вве­дем ко­ор­ди­на­ты с на­ча­лом в точке A и осями, на­прав­лен­ны­ми вдоль AD, AB, AA_1 со­от­вет­ствен­но. Тогда ко­ор­ди­на­ты точек будут та­ки­ми  — A левая круг­лая скоб­ка 0;0;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , M левая круг­лая скоб­ка 0;3;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , K левая круг­лая скоб­ка 6;4;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , N левая круг­лая скоб­ка 3;6;6 пра­вая круг­лая скоб­ка .

а)  Урав­не­ние пря­мой MN это  дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: y минус 3, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: z, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби . Урав­не­ние пря­мой AK это  дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: y, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: z, зна­ме­на­тель: 0 конец дроби (по­след­нее ра­вен­ство по­ни­ма­ет­ся так  — у всех точек на этой пря­мой ко­ор­ди­на­та по оси z равна нулю). Най­дем век­тор  левая круг­лая скоб­ка A;B;C пра­вая круг­лая скоб­ка \perp левая круг­лая скоб­ка 3;3;6 пра­вая круг­лая скоб­ка ,  левая круг­лая скоб­ка 6;4;0 пра­вая круг­лая скоб­ка . Нужно чтобы 3A плюс 3B плюс 6C=0 и 6A плюс 4B=0. Возь­мем, на­при­мер, A=4; B= минус 6; C=1. Зна­чит, плос­кость 4x минус 6y плюс z плюс D па­рал­лель­на обеим пря­мым. Вы­бе­рем D так, чтобы плос­кость со­дер­жа­ла пря­мую AK. Под­став­ляя ко­ор­ди­наы точки A, по­лу­чим D=0. Итак, плос­кость 4x минус 6y плюс z=0 со­дер­жит пря­мую AK и па­рал­лель­на пря­мой MN. Най­дем те­перь рас­сто­я­ние от точки N до этой плос­ко­сти, это и будет тре­бу­е­мое рас­сто­я­ние. Имеем:

d левая круг­лая скоб­ка N,4x минус 6y плюс z пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: |4 умно­жить на 3 минус 6 умно­жить на 6 плюс 6 умно­жить на 1|, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4 в квад­ра­те плюс 6 в квад­ра­те плюс 1 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 18, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 53 конец ар­гу­мен­та конец дроби

б)  Най­дем урав­не­ние плос­ко­сти MNK. Пусть оно имеет вид Ax плюс By плюс Cz плюс D=0. Под­став­ляя ко­ор­ди­на­ты точек, по­лу­чим три усло­вия про A, B, C, D:

3B плюс D=0,    6A плюс 4B плюс D=0,    3A плюс 6B плюс 6C плюс D=0.

Возь­мем в пер­вом урав­не­нии B= минус 6. Тогда D=18, из вто­ро­го урав­не­ния тогда A=1 и, на­ко­нец, из по­след­не­го C= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Урав­не­ние плос­ко­сти будет

x минус 6y плюс дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби z плюс 18=0.

До­мно­жим его для удоб­ства на 2 и по­лу­чим 2x минус 12y плюс 5z плюс 36=0. Ко­ор­ди­на­ты точки A_1 это  левая круг­лая скоб­ка 0;0;6 пра­вая круг­лая скоб­ка , по­это­му рас­сто­я­ние от A_1 до MNK будет равно

 дробь: чис­ли­тель: |2 умно­жить на 0 минус 12 умно­жить на 0 плюс 5 умно­жить на 6 плюс 36|, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 в квад­ра­те плюс 12 в квад­ра­те плюс 5 в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 66, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 173 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Ответ: а)  дробь: чис­ли­тель: 18, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 53 конец ар­гу­мен­та конец дроби ; б)  дробь: чис­ли­тель: 66, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 173 конец ар­гу­мен­та 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 № 253
Методы геометрии: Ис­поль­зо­ва­ние век­то­ров, Метод ко­ор­ди­нат
Классификатор стереометрии: Куб, Рас­сто­я­ние между скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся пря­мы­ми, Рас­сто­я­ние от точки до плос­ко­сти