Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 531306
i

В пра­виль­ном тет­ра­эд­ре ABCD точка К  — се­ре­ди­на ребра АВ, точка Е лежит на ребре CD и EC : ED  =  1 : 2.

а)  Най­ди­те угол между пря­мы­ми ВС и КЕ.

б)  Най­ди­те рас­сто­я­ние между пря­мы­ми ВС и КЕ, если ребро тет­ра­эд­ра равно  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Про­ве­дем через точку K пря­мую KL, па­рал­лель­ную BC, где точка L лежит на AC. KL  — сред­няя линия тре­уголь­ни­ка ABC. Угол между пря­мы­ми KE и ВС равен углу EKL, най­дем его из тре­уголь­ни­ка KEL. Пусть O  — про­ек­ция вер­ши­ны D, E'  — про­ек­ция точки E на пря­мую KC и пусть ребро тет­ра­эд­ра равно a. Тогда KL= дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

EL в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 9 конец дроби минус 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 7a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 36 конец дроби ,

от­ку­да EL= дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

Вы­чис­лим вы­со­ту тет­ра­эд­ра: DO= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a в квад­ра­те минус дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , EE'= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби DO= дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 9 конец дроби ,

KE'=KC минус CE'=KC минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби KC= дробь: чис­ли­тель: 7a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 18 конец дроби ,

KE в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 49 умно­жить на 3a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 324 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 6a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 81 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 19a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 36 конец дроби ,

а зна­чит, KE= дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 19 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

Ко­си­нус угла EKL най­дем, при­ме­няя тео­ре­му ко­си­ну­сов:

 дробь: чис­ли­тель: 7a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 36 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 19a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 36 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби минус 2 дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 19 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­си­нус \angle EKL рав­но­силь­но ко­си­нус \angle EKL= дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 19 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Таким об­ра­зом, \angle EKL = арк­ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 19 конец ар­гу­мен­та конец дроби = арк­ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 7 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 19 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 38 конец дроби .

б)  Рас­сто­я­ние между скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся пря­мы­ми равно рас­сто­я­нию от одной из них до плос­ко­сти, па­рал­лель­ной ей и про­хо­дя­щей через дру­гую пря­мую. Таким об­ра­зом, ис­ко­мое рас­сто­я­ние между пря­мы­ми BC и KE равно рас­сто­я­нию между точ­кой С и и плос­ко­стью KEL (плос­кость KEL  — про­хо­дит через пря­мые KE и KL, где пря­мая KL па­рал­лель­на BC). То есть ис­ко­мое рас­сто­я­ние  — вы­со­та hc тет­ра­эд­ра CKEL, про­ве­ден­ная из вер­ши­ны C.

Вы­чис­лим объем тет­ра­эд­ра CKEL:

EE'= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

S_CKL= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби S_CAK= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби S_ABC= дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ,

V_CKEL= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби EE' умно­жить на S_CKL= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из 3 , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

С дру­гой сто­ро­ны, V_CKEL= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби h_c умно­жить на S_KEL, где

 синус \angle KEL= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус ко­си­нус в квад­ра­те \angle EKL конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус дробь: чис­ли­тель: 49, зна­ме­на­тель: 4 умно­жить на 19 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 19 конец ар­гу­мен­та конец дроби ,

S_KEL= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби KE умно­жить на KL умно­жить на синус \angle EKL= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 19 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 19 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби .

Итак,

h_c= дробь: чис­ли­тель: 3V_CKEL, зна­ме­на­тель: S_KEL конец дроби = дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби , зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Ответ: а)  арк­ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 7 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 19 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 38 конец дроби ; б)  дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

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 № 298
Методы геометрии: Метод объ­е­мов, Тео­ре­ма ко­си­ну­сов
Классификатор стереометрии: Де­ле­ние от­рез­ка, Пра­виль­ный тет­ра­эдр, Рас­сто­я­ние между пря­мы­ми, Угол между пря­мы­ми