Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 628036
i

Раз­лич­ные точки A, B и C лежат на окруж­но­сти ос­но­ва­ния ко­ну­са с вер­ши­ной S так, что от­ре­зок AB яв­ля­ет­ся её диа­мет­ром. Угол между об­ра­зу­ю­щей ко­ну­са и плос­ко­стью ос­но­ва­ния равен 60°.

a) До­ка­жи­те, что  ко­си­нус \angle A S C плюс ко­си­нус \angle C S B=1,5.

б) Най­ди­те объем тет­ра­эд­ра SABC, если S C=1 и  ко­си­нус \angle ASC= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть точка O  — центр ос­но­ва­ния ко­ну­са. Тогда \angle OAS =\angle OBS=60 гра­ду­сов, сле­до­ва­тель­но, тре­уголь­ник ABS рав­но­сто­рон­ний. Пусть его сто­ро­на равна a, зна­чит,

d = AB = SA = SB = SC.

При­ме­ним тео­ре­му ко­си­ну­сов к тре­уголь­ни­кам ASC и BSC, по­лу­чим:

AC в квад­ра­те = a в квад­ра­те плюс a в квад­ра­те минус 2a в квад­ра­те ко­си­нус ASC = 2a в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус ASC пра­вая круг­лая скоб­ка ,

BC в квад­ра­те = a в квад­ра­те плюс a в квад­ра­те минус 2a в квад­ра­те ко­си­нус BSC = 2a в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус BSC пра­вая круг­лая скоб­ка .

Впи­сан­ный угол ACB опи­ра­ет­ся на диа­метр, по­это­му он равен 90°. Сле­до­ва­тель­но, тре­уголь­ник ABC пря­мо­уголь­ный, и по тео­ре­ме Пи­фа­го­ра AB в квад­ра­те = AC в квад­ра­те плюс CB в квад­ра­те . Под­став­ляя длины сто­рон, вы­ра­жен­ные через a, по­лу­ча­ем:

a в квад­ра­те = 2a в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус ASC пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2a в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус BSC пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но 1 = 2 левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус ASC пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2 левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус BSC пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но ко­си­нус ASC плюс ко­си­нус CSB = дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Это и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

б)  Из усло­вий  ко­си­нус ASC= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , a=1, поль­зу­ясь преды­ду­щим пунк­том, на­хо­дим:  ко­си­нус CSB = дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби ,

AC в квад­ра­те = 2a в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус ASC пра­вая круг­лая скоб­ка = 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

BC в квад­ра­те = 2a в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус BSC пра­вая круг­лая скоб­ка = 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Най­дем пло­щадь ле­жа­ще­го в ос­но­ва­нии тет­ра­эд­ра тре­уголь­ни­ка ABC:

S_ABC = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из 2 , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

От­ре­зок SO  — вы­со­та тет­ра­эд­ра  — вы­со­та рав­но­сто­рон­не­го тре­уголь­ни­ка ASB, от­ку­да SO = a дробь: чис­ли­тель: ко­рень из 3 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из 3 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Найдём объем тет­ра­эд­ра:

V_SABC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S_ABC умно­жить на SO = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из 2 }6 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из 3 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из { 6, зна­ме­на­тель: , конец дроби зна­ме­на­тель: 36 конец дроби .

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 36 конец дроби .

 

При­ве­дем дру­гое ре­ше­ние.

а)  Пусть O  — центр ос­но­ва­ния ко­ну­са. Тогда \angle OAS =\angle OBS=60 гра­ду­сов, сле­до­ва­тель­но, тре­уголь­ник ABS рав­но­сто­рон­ний. По тео­ре­ме ко­си­ну­сов

 ко­си­нус \angle ASC= дробь: чис­ли­тель: AS в квад­ра­те плюс CS в квад­ра­те минус AC в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2AS умно­жить на SC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2AB в квад­ра­те минус AC в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2AB в квад­ра­те конец дроби ,

 

 ко­си­нус \angle CSB= дробь: чис­ли­тель: CS в квад­ра­те плюс BS в квад­ра­те минус CB в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2CS умно­жить на BS конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2AB в квад­ра­те минус CB в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2AB в квад­ра­те конец дроби ,

За­ме­тим, что, по­сколь­ку угол ACB опи­ра­ет­ся на диа­метр, он равен 90°. Тогда AC в квад­ра­те плюс CB в квад­ра­те =AB в квад­ра­те . Тогда

 ко­си­нус \angle ASC плюс ко­си­нус \angle CSB= дробь: чис­ли­тель: 4AB в квад­ра­те минус AC в квад­ра­те минус CB в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2AB в квад­ра­те конец дроби =
= дробь: чис­ли­тель: 4AB в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка AC в квад­ра­те плюс CB в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2AB в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4AB в квад­ра­те минус AB в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2AB в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3AB в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2AB в квад­ра­те конец дроби =1,5.

Что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

б)  По усло­вию  ко­си­нус \angle ASC= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , тогда  дробь: чис­ли­тель: 2AB в квад­ра­те минус AC в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2AB в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , 3AC в квад­ра­те =2AB в квад­ра­те =2SC в квад­ра­те =2, от­ку­да AC= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та . Далее,

BC в квад­ра­те =AB в квад­ра­те минус AC в квад­ра­те =1 минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби рав­но­силь­но BC= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та .

От­ре­зок SO  — вы­со­та тет­ра­эд­ра, SO=SA умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Окон­ча­тель­но найдём объем тет­ра­эд­ра:

V_SABC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 36 конец дроби .

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 36 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а), 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
Источники:
Методы геометрии: Тео­ре­ма ко­си­ну­сов
Классификатор стереометрии: Конус, Объем тела