Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 546443
i

Ос­но­ва­ние ABCD приз­мы ABCDA_1B_1C_1D_1  — тра­пе­ция с ос­но­ва­ни­я­ми AB  =  2CD.

а)  До­ка­жи­те, что плос­кость BA_1D_1 про­хо­дит через се­ре­ди­ну бо­ко­во­го ребра CC_1.

б)  Най­ди­те угол между бо­ко­вым реб­ром AA_1 и этой плос­ко­стью, если приз­ма пря­мая, тра­пе­ция ABCD пря­мо­уголь­ная с пря­мым углом при вер­ши­не B, а BC  =  CD и AA_1= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та CD.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть плос­кость BA_1D_1 пе­ре­се­ка­ет ребро CC_1 в точке K. Па­рал­лель­ные плос­ко­сти пе­ре­се­ка­ют­ся тре­тьей по па­рал­лель­ным пря­мым, по­это­му па­рал­лель­ные грани AA_1B_1B и CC_1D_1D се­че­ние пе­ре­се­ка­ет по па­рал­лель­ным пря­мым A_1B и D_1K.

Сле­до­ва­тель­но, углы  BA_1B_1 иKD_1C_1 равны и тре­уголь­ни­ки B_1A_1B и C_1D_1K по­доб­ны и ко­эф­фи­ци­ент по­до­бия k= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , то есть C_1K= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби BB_1 и K  — се­ре­ди­на CC_1.

б)   Пусть L  — точка пе­ре­се­че­ния D_1K и СD, тогда BL  — пря­мая пе­ре­се­че­ния плос­ко­стей ABCD и BA_1D_1. Опу­стим из K и С пер­пен­ди­ку­ля­ры KH и CH на BL. Они по­па­дут в одну точку по тео­ре­ме о трех пер­пен­ди­ку­ля­рах. BL па­рал­лель­но A_1D_1 и па­рал­лель­но AD. Сле­до­ва­тель­но, ABLD  — па­рал­ле­ло­грамм. Тогда CL  =  CD  =  BC и тре­уголь­ник BCL  — пря­мо­уголь­ный и рав­но­бед­рен­ный и его вы­со­та равна CH= дробь: чис­ли­тель: CD, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби , при этом CK= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби CD. Сле­до­ва­тель­но,  тан­генс \angle KHC = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та .

Тогда \angle KHC = 60 гра­ду­сов и равен углу между плос­ко­стью BA_1D_1 и плос­ко­стью ос­но­ва­ния. AA_1 пер­пен­ди­ку­ляр­но ABCD, сле­до­ва­тель­но, угол между AA_1 и BA_1D_1 равен 90 гра­ду­сов минус 60 гра­ду­сов = 30 гра­ду­сов.

 

Ответ: б)  30°.

 

При­ведём ре­ше­ние п. б) Ирины Шраго.

Решим за­да­ние ко­ор­ди­нат­но-век­тор­ным ме­то­дом. На­ча­ло ко­ор­ди­нат в точке C, ось Ox вдоль луча CB, ось Oy вдоль луча CL, ось Oz вдоль луча CC1. Урав­не­ние плос­ко­сти  левая круг­лая скоб­ка BA_1D_1 пра­вая круг­лая скоб­ка в от­рез­ках

 дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: a конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: y, зна­ме­на­тель: a конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 2z, зна­ме­на­тель: a ко­рень из 6 конец дроби =1,

где CB= CL=a и

CK= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби CC_1= дробь: чис­ли­тель: a ко­рень из 6 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Таким об­ра­зом, век­тор нор­ма­ли  левая фи­гур­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: a ко­рень из 6 конец дроби пра­вая фи­гур­ная скоб­ка , а век­тор AA_1 левая фи­гур­ная скоб­ка 0; 0; 1 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка , по­сколь­ку он со­на­прав­лен с осью Оz. Синус ис­ко­мо­го угла равен мо­ду­лю ко­си­ну­са угла между этими век­то­ра­ми, то есть

 синус x = дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: a ко­рень из 6 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: a в квад­ра­те конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 6a в квад­ра­те конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Сле­до­ва­тель­но, x=30 гра­ду­сов .

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 № 314. (Часть C)
Методы геометрии: Тео­ре­ма о трёх пер­пен­ди­ку­ля­рах
Классификатор стереометрии: Де­ле­ние от­рез­ка, Пря­мая че­ты­рех­уголь­ная приз­ма, Угол между пря­мой и плос­ко­стью