Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

В пи­ра­ми­де FABC грани ABF и ABC пер­пен­ди­ку­ляр­ны, F B : F A = 27 : 8. Тан­генс угла между пря­мой BC и плос­ко­стью ABF равен 2, а точка M вы­бра­на на ребре BC так, что  BM : MC = 1: 2. Точка T лежит на пря­мой AF и рав­но­уда­ле­на от точек М и В. Центр сферы, опи­сан­ной около пи­ра­ми­ды FABC, лежит на ребре AB, пло­щадь по­верх­но­сти этой сферы равна 16π.

а)  До­ка­жи­те, что тре­уголь­ни­ки ABC и ABF  — пря­мо­уголь­ные.

б)  Най­ди­те объем пи­ра­ми­ды АСМT.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть точка O  — центр опи­сан­ной сферы. Тогда точка O  — се­ре­ди­на AB и, сле­до­ва­тель­но, OA  =  OB  =  OC  =  OF, то есть в тре­уголь­ни­ках ABC и ABF ме­ди­а­на равна по­ло­ви­не сто­ро­ны, к ко­то­рой про­ве­де­на. Сле­до­ва­тель­но, эти тре­уголь­ни­ки пря­мо­уголь­ные с вер­ши­на­ми при пря­мом угле C и F со­от­вет­ствен­но.

б)  Пло­щадь по­верх­но­сти опи­сан­ной сферы равна 16π, по­это­му ее ра­ди­ус

R = OA = OB = OC = OF = 2

и AB  =  4. Пусть точки H и K  — про­ек­ции точек F и T на плос­кость ABC со­от­вет­ствен­но. Плос­ко­сти ABF и ABC пер­пен­ди­ку­ляр­ны, по­это­му обе эти точки лежат на линии их пе­ре­се­че­ния  — AB. За­ме­тим, что точка  K, как и точка  T, рав­но­уда­ле­на от точек B и M, сле­до­ва­тель­но, тре­уголь­ник BKM рав­но­бед­рен­ный, пусть от­ре­зок KL  — его вы­со­та. Тогда пря­мые KL и AC па­рал­лель­ны. Пусть те­перь точка G  — про­ек­ция точки C на плос­кость ABF. Плос­ко­сти ABC и ABF пер­пен­ди­ку­ляр­ны, по­это­му точка G лежит на линии их пе­ре­се­че­ния AB. Это озна­ча­ет, что пря­мая AB яв­ля­ет­ся про­ек­ци­ей пря­мой BC на плос­кость ABF и угол CBA равен углу между пря­мой BC и плос­ко­стью ABF. Таким об­ра­зом,  тан­генс \angle ABC= тан­генс \angle левая круг­лая скоб­ка BC,ABF пра­вая круг­лая скоб­ка = 2, то есть AC  =  2BC. На­хо­дим:

BC в квад­ра­те плюс AC в квад­ра­те =AB в квад­ра­те рав­но­силь­но 5BC в квад­ра­те =16 рав­но­силь­но BC= дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та конец дроби ,

зна­чит,

S_ABC= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби BC умно­жить на AC=BC в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби ,

S_ACM= дробь: чис­ли­тель: MC, зна­ме­на­тель: BC конец дроби S_ABC= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 16, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 32, зна­ме­на­тель: 15 конец дроби .

Тре­уголь­ни­ки BKL и ABC по­доб­ны, сле­до­ва­тель­но,

 дробь: чис­ли­тель: BK, зна­ме­на­тель: AB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: BL, зна­ме­на­тель: BC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: BM, зна­ме­на­тель: 2BC конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби рав­но­силь­но BK= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 6 конец дроби AB= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

AK=AB минус BK= дробь: чис­ли­тель: 10, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Тре­уголь­ни­ки ABC, BFH ABH и ATK по­доб­ны, сле­до­ва­тель­но,

 дробь: чис­ли­тель: TK, зна­ме­на­тель: AK конец дроби = дробь: чис­ли­тель: BH, зна­ме­на­тель: FH конец дроби = дробь: чис­ли­тель: FH, зна­ме­на­тель: AH конец дроби = дробь: чис­ли­тель: FB, зна­ме­на­тель: FA конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 27, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ,

 дробь: чис­ли­тель: AH, зна­ме­на­тель: BH конец дроби = дробь: чис­ли­тель: AH, зна­ме­на­тель: FH конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: FH, зна­ме­на­тель: BH конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 64, зна­ме­на­тель: 729 конец дроби ,

TK= дробь: чис­ли­тель: 27, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби AK= дробь: чис­ли­тель: 90, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ,

Таким об­ра­зом, объем пи­ра­ми­ды АСМT равен

V_ACMT= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S_ACM умно­жить на TK=8.

Ответ: б) 8.

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 № 452
Методы геометрии: Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: Пер­пен­ди­ку­ляр­ность плос­ко­стей, Пи­ра­ми­да, Опи­сан­ный шар, Ком­би­на­ции мно­го­гран­ни­ков и круг­лых тел. Опи­сан­ные сферы, Объем тела