Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 531022
i

В пра­виль­ном тет­ра­эд­ре MNPQ через бис­сек­три­сы NA и QB гра­ней MNP и QNP про­ве­де­ны па­рал­лель­ные плос­ко­сти.

а)  Най­ди­те от­но­ше­ние суммы объ­е­мов от­се­ка­е­мых от MNPQ тет­ра­эд­ров к объ­е­му MNPQ

б)  Най­ди­те рас­сто­я­ние между NA и QB, если ребро тет­ра­эд­ра равно 1.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  По­стро­им ука­зан­ные плос­ко­сти. Через точку B про­ведём пря­мую BL, па­рал­лель­ную NA  левая круг­лая скоб­ка L при­над­ле­жит PM пра­вая круг­лая скоб­ка , тогда пер­вое се­че­ние BLQ. Оче­вид­но, что QB  — также ме­ди­а­на и вы­со­та, зна­чит,

 дробь: чис­ли­тель: PL, зна­ме­на­тель: PM конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

В грани PMN про­ве­дем ме­ди­а­ну, вы­со­ту, бис­сек­три­су MB, S  — точка пе­ре­се­че­ния MB и NA. В плос­ко­сти MBQ про­ве­дем пря­мую ST, па­рал­лель­ную BQ (где T при­над­ле­жит MQ пра­вая круг­лая скоб­ка , тогда вто­рое се­че­ние NAT. За­ме­тим, что

 дробь: чис­ли­тель: MT, зна­ме­на­тель: MQ конец дроби = дробь: чис­ли­тель: MS, зна­ме­на­тель: MB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Вы­чис­лим:

 дробь: чис­ли­тель: V_PBQL, зна­ме­на­тель: V_PNMQ конец дроби = дробь: чис­ли­тель: PL умно­жить на PQ умно­жить на PB, зна­ме­на­тель: PM умно­жить на PQ умно­жить на PN конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ,

 дробь: чис­ли­тель: V_MANT, зна­ме­на­тель: V_PNMQ конец дроби = дробь: чис­ли­тель: MA умно­жить на MT умно­жить на MN, зна­ме­на­тель: MP умно­жить на MQ умно­жить на MN конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

 дробь: чис­ли­тель: V_PBQL плюс V_MANT, зна­ме­на­тель: V_PNMQ конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 11, зна­ме­на­тель: 24 конец дроби .

б)  Рас­сто­я­ние между скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся пря­мы­ми NA и QB равно рас­сто­я­нию между па­рал­лель­ны­ми плос­ко­стя­ми NAT и BLQ. Най­дем его как hQ  — вы­со­ту тет­ра­эд­ра QANT, про­ве­ден­ную из вер­ши­ны Q. Вы­чис­лим V_QANT= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S_QNT умно­жить на h_A, где hA  — вы­со­та, про­ве­ден­ная из вер­ши­ны A. Пусть H  — вы­со­та тет­ра­эд­ра PQMN, тогда

S_QNT= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S_QNM= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби ,

H= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

h_A= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби H= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби ,

V_QANT= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби . дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 72 конец дроби .

Вы­чис­лим те­перь пло­щадь тре­уголь­ни­ка NAT. Имеем: NA= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

NT= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на 1 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

AT= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

Пусть далее \angle ANT= альфа , тогда

 дробь: чис­ли­тель: 13, зна­ме­на­тель: 36 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби минус 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 21 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби ко­си­нус альфа ,

от­ку­да  ко­си­нус альфа = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 21 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби , а  синус альфа = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби . Тем самым

S_NAT= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 35 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 24 конец дроби ,

h_Q= дробь: чис­ли­тель: 3V_QANT, зна­ме­на­тель: S_NAT конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 72 конец дроби , зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 35 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 24 конец дроби конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 35 конец дроби конец ар­гу­мен­та .

Ответ: а)  дробь: чис­ли­тель: 11, зна­ме­на­тель: 24 конец дроби , б)  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 35 конец дроби конец ар­гу­мен­та .

 

При­ме­ча­ние.

Ис­хо­дя из по­до­бия тре­уголь­ни­ков и тео­ре­мы о со­от­но­ше­нии пло­ща­дей тре­уголь­ни­ков, име­ю­щих рав­ный угол, опре­де­лим от­но­ше­ние объёмов тет­ра­эд­ров, име­ю­щих рав­ный трёхгран­ный угол:

 дробь: чис­ли­тель: V_AMNK, зна­ме­на­тель: V_ABCD конец дроби = дробь: чис­ли­тель: MH умно­жить на S_ANK, зна­ме­на­тель: DO умно­жить на S_ABC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: MH умно­жить на AK умно­жить на AN, зна­ме­на­тель: DO умно­жить на AB умно­жить на AC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: AM умно­жить на AK умно­жить на AN, зна­ме­на­тель: AD умно­жить на AB умно­жить на AC конец дроби .

Таким об­ра­зом, от­но­ше­ние объёмов равно от­но­ше­нию про­из­ве­де­ний трёх рёбер, ис­хо­дя­щих из вер­ши­ны об­ще­го трёхгран­но­го угла каж­до­го тет­ра­эд­ра.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та a) и обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б)3
По­лу­чен обос­но­ван­ный ответ в пунк­те б)

ИЛИ

име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а) и при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки

2
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а)

ИЛИ

при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки,

ИЛИ

обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б) с ис­поль­зо­ва­ни­ем утвер­жде­ния пунк­та а), при этом пункт а) не вы­пол­нен

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, при­ведённых выше0
Мак­си­маль­ный балл3
Источник: А. Ларин. Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 297
Методы геометрии: Тео­ре­ма ко­си­ну­сов
Классификатор стереометрии: Объем как сумма объ­е­мов ча­стей, Объем тела, Пра­виль­ный тет­ра­эдр, Рас­сто­я­ние между пря­мы­ми