Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 649378
i

На от­рез­ке O1O2, со­еди­ня­ю­щем цен­тры ос­но­ва­ний кру­го­во­го ци­лин­дра, от­ме­че­ны точки Р и F так, что O_1 P : P F : F O_2 = 1 : 4 : 7. В ци­лин­дре рас­по­ло­же­ны два ко­ну­са: пер­вый с вер­ши­ной  F, ос­но­ва­ни­ем ко­то­ро­го яв­ля­ет­ся круг ос­но­ва­ния с цен­тром O1, вто­рой  — с вер­ши­ной P, ос­но­ва­ни­ем ко­то­ро­го яв­ля­ет­ся круг ос­но­ва­ния с цен­тром O2.

а)  До­ка­жи­те, что бо­ко­вые по­верх­но­сти этих ко­ну­сов пе­ре­се­ка­ют­ся по окруж­но­сти, ра­ди­ус ко­то­рой в 4 раза мень­ше ра­ди­у­са ос­но­ва­ния ци­лин­дра.

б)  Най­ди­те объем общей части этих ко­ну­сов, если вы­со­та ци­лин­дра равна 10, а ра­ди­ус ос­но­ва­ния ци­лин­дра равен 3.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть точка O  — центр окруж­но­сти пе­ре­се­че­ния ко­ну­сов  — лежит на от­рез­ке O1O2, и при этом FO=k O_1O_2. В ос­но­ва­ни­ях ци­лин­дра и плос­ко­сти окруж­но­сти пе­ре­се­че­ния ко­ну­сов про­ве­дем три па­рал­лель­ных диа­мет­ра A1B1, A2B2 и AB со­от­вет­ствен­но. Рас­смот­рим се­че­ние ци­лин­дра плос­ко­стью A1A2B2B1. В нем ко­ну­сам будут со­от­вет­ство­вать рав­но­бед­рен­ные тре­уголь­ни­ки A1FB1 и A2PB2, бо­ко­вые сто­ро­ны ко­то­рых пе­ре­се­ка­ют­ся в точ­ках A и B. Обо­зна­чим A1B1  =  d, O1O2  =  h. За­ме­тим, что

PF= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби h,

PO= левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус k пра­вая круг­лая скоб­ка h,

PO_1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 12 конец дроби h,

PO_2= дробь: чис­ли­тель: 11, зна­ме­на­тель: 12 конец дроби h,

FO_1= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 12 конец дроби h.

Тре­уголь­ни­ки AFB и A1FB1, а также APB и A2PB2  — по­доб­ны, сле­до­ва­тель­но, для AB имеем:

 дробь: чис­ли­тель: AB, зна­ме­на­тель: A_1B_1 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: FO, зна­ме­на­тель: FO_1 конец дроби рав­но­силь­но AB= дробь: чис­ли­тель: 12k, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби d,

 дробь: чис­ли­тель: AB, зна­ме­на­тель: A_2B_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: PO, зна­ме­на­тель: PO_2 конец дроби рав­но­силь­но AB= дробь: чис­ли­тель: 4 минус 12k, зна­ме­на­тель: 11 конец дроби d,

 дробь: чис­ли­тель: 12k, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4 минус 12k, зна­ме­на­тель: 11 конец дроби рав­но­силь­но k= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 48 конец дроби ,

 дробь: чис­ли­тель: AB, зна­ме­на­тель: A_1B_1 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: FO, зна­ме­на­тель: FO_1 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: \dfrac5, зна­ме­на­тель: 48 конец дроби h\dfrac512h= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

б)  Общая часть ко­ну­сов пред­став­ля­ет из себя объ­еди­не­ние двух ко­ну­сов с общим ос­но­ва­ни­ем  — окруж­но­стью с цен­тром O и диа­мет­ром AB. При этом вы­со­та ниж­не­го ко­ну­са  — PO, а верх­не­го  — FO. Ра­ди­ус окруж­но­сти равен

R=OB= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AB= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби d,

тогда объем общей части ко­ну­сов равен

V=V_1 плюс V_2= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби PO Пи R в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби FO Пи R в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби PF Пи R в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби h умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 64 конец дроби d в квад­ра­те Пи = дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби .

Ответ: б)   дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 8 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 № 445
Классификатор стереометрии: Ци­линдр, Конус, Ком­би­на­ции круг­лых тел, Объём ци­лин­дра, ко­ну­са, шара