Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 638902
i

Ос­но­ва­ни­ем пи­ра­ми­ды SABC яв­ля­ет­ся рав­но­сто­рон­ний тре­уголь­ник ABC, длина сто­ро­ны ко­то­ро­го равна 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та . Бо­ко­вое ребро SC пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти ос­но­ва­ния и имеет длину 2. Точки М и N  — се­ре­ди­ны ребер BC и AB со­от­вет­ствен­но.

а)  До­ка­жи­те, что угол между пря­мы­ми SM и CN равен 45°.

б)  Най­ди­те рас­сто­я­ние между SM и CN.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Через точку M про­ве­дем пря­мую, па­рал­лель­ную пря­мой CN. Пусть K  — точка ее пе­ре­се­че­ния с реб­ром AB. Тогда угол между пря­мы­ми SM и CN равен углу между пря­мы­ми SM и MK. За­ме­тим, что MK  — сред­няя линия тре­уголь­ни­ка BCN. На­хо­дим:

CN = дробь: чис­ли­тель: AB ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та ,  MK= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та ,  CM=BN=2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та ,  BK=KN= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та .

Тогда

SM= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: SC в квад­ра­те плюс CM в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та =2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ,  SN= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: CN в квад­ра­те плюс SC в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та =2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 7 конец ар­гу­мен­та , SK= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: SN в квад­ра­те плюс KN в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 30 конец ар­гу­мен­та .

За­пи­шем тео­ре­му ко­си­ну­сов для тре­уголь­ни­ка SMK:

SK в квад­ра­те =MK в квад­ра­те плюс SM в квад­ра­те минус 2MK умно­жить на SM ко­си­нус \angle SMK рав­но­силь­но 30= 6 плюс 12 минус 12 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та ко­си­нус \angle SMK рав­но­силь­но ко­си­нус \angle SMK= минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Таким об­ра­зом, \angle SMK=135 гра­ду­сов, сле­до­ва­тель­но, угол между пря­мы­ми SM и MK равен 45°.

б)  Рас­сто­я­ние между скре­щи­ва­ю­щи­ми­ся пря­мы­ми равно рас­сто­я­нию от одной из пря­мых до плос­ко­сти па­рал­лель­ной ей, про­хо­дя­щей через дру­гую пря­мую. Пря­мая CN па­рал­лель­на плос­ко­сти SMK, сле­до­ва­тель­но, рас­сто­я­ние между пря­мы­ми SM и CN равно рас­сто­я­нию от пря­мой CN до плос­ко­сти SMK, ко­то­рое, в свою оче­редь, равно рас­сто­я­нию d (C, SMK) от точки C до плос­ко­сти SMK, то есть вы­со­те пи­ра­ми­ды SCMK, про­ве­ден­ной из вер­ши­ны C. От­рез­ки KN и MK пер­пен­ди­ку­ляр­ны, а от­рез­ки CN и MK па­рал­лель­ны, сле­до­ва­тель­но, вы­со­та тре­уголь­ни­ка CMK, про­ве­ден­ная из вер­ши­ны С, равна длине от­рез­ка KN. Обо­зна­чим ее длину h_C, тогда:

S_CMK= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби MK умно­жить на h_C= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ,

 V_SCMK= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби SC умно­жить на S_CMK= дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

На­хо­дим пло­щадь тре­уголь­ни­ка SMK:

S_SMK= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби SM умно­жить на MK синус \angle SMK=3.

Таким об­ра­зом, V_SCMK= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби d левая круг­лая скоб­ка C, SMK пра­вая круг­лая скоб­ка S_SMK, от­ку­да на­хо­дим рас­сто­я­ние между пря­мы­ми SM и CN:

d левая круг­лая скоб­ка C,SMK пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3V_SCMK, зна­ме­на­тель: S_SMK конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 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
Источник: А. Ларин. Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 421
Методы геометрии: Тео­ре­ма ко­си­ну­сов, Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: Угол между пря­мы­ми, Рас­сто­я­ние между пря­мы­ми, Тре­уголь­ная пи­ра­ми­да