Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Пер­пен­ди­ку­ляр­ные и рав­ные ребра АD и ВС тет­ра­эд­ра АВСD яв­ля­ют­ся диа­мет­ра­ми двух ос­но­ва­ний ци­лин­дра, длина об­ра­зу­ю­щей ко­то­ро­го равна длине ребра ВС.

а)  До­ка­жи­те, что осе­вое се­че­ние ци­лин­дра, про­хо­дя­щее через ВС, делит вы­со­ту тет­ра­эд­ра ABCD, опу­щен­ную на грань АВС, в от­но­ше­нии 5 : 3, счи­тая от вер­ши­ны D.

б)  Най­ди­те от­но­ше­ние пло­ща­ди бо­ко­вой по­верх­но­сти ци­лин­дра к пло­ща­ди пол­ной по­верх­но­сти тет­ра­эд­ра.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Пусть от­ре­зок DH  — вы­со­та тет­ра­эд­ра. Точка O1  — се­ре­ди­на от­рез­ка BC, точка O2  — се­ре­ди­на от­рез­ка AD, при этом от­рез­ки O1O2 и BC, а также AD и BC пер­пен­ди­ку­ляр­ны. Зна­чит, плос­кость AO1D пер­пен­ди­ку­ляр­на от­рез­ку BC, и тогда плос­ко­сти ABC и AO1D пер­пен­ди­ку­ляр­ны по при­зна­ку. Сле­до­ва­тель­но, от­ре­зок  DH лежит в плос­ко­сти  AO1D. Осе­вое се­че­ние про­хо­дит через от­ре­зок O1O2, зна­чит, от­ре­зок DH пе­ре­се­ка­ет плос­кость се­че­ния в точке, ле­жа­щей на O1O2,  — на­зо­вем ее P.

Из усло­вия O1O2  =  AD. Пусть AO2  =  O2D  =  x, O1O2  =  2x. По тео­ре­ме Пи­фа­го­ра  AO_1 = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x. Из по­до­бия тре­уголь­ни­ков AO1O2 и ADH по­лу­ча­ем  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x умно­жить на DH = 2x умно­жить на 2x, то есть  DH = дробь: чис­ли­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби . Далее на­хо­дим:

 AH = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4x в квад­ра­те минус дробь: чис­ли­тель: 80x в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 25 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби ,

 ко­си­нус \angle ADH = дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 5 конец дроби ,

 DP = дробь: чис­ли­тель: DO_2, зна­ме­на­тель: \dfrac2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та 5 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

 PH = DH минус DP = дробь: чис­ли­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x, зна­ме­на­тель: 10 конец дроби .

Сле­до­ва­тель­но,

 DP : PH = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби : дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x, зна­ме­на­тель: 10 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 5 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 10 конец дроби : дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 10 конец дроби = 5 : 3.

 

б)  Тре­уголь­ни­ки AO1D и BO2C яв­ля­ют­ся рав­но­бед­рен­ны­ми, их ос­но­ва­ния и вы­со­ты равны, сле­до­ва­тель­но, равны и сами тре­уголь­ни­ки. Зна­чит, все грани тет­ра­эд­ра  — рав­ные тре­уголь­ни­ки. Тогда

 S_полн = 4 умно­жить на S_ABC = 4 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на AO_1 умно­жить на BC = 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x в квад­ра­те ,

 S_бок = 2 Пи умно­жить на AO_2 умно­жить на O_1O_2 = 2 Пи умно­жить на x умно­жить на 2x = 4 Пи x в квад­ра­те ,

а ис­ко­мое от­но­ше­ние равно  дробь: чис­ли­тель: 4 Пи x в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та x в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та Пи , зна­ме­на­тель: 5 конец дроби .

 

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та Пи , зна­ме­на­тель: 5 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 № 494
Методы геометрии: Тео­ре­ма о трёх пер­пен­ди­ку­ля­рах, Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: Тет­ра­эдр, Пло­ща­ди по­верх­но­сти не­вы­пук­ло­го мно­го­гран­ни­ка, Де­ле­ние от­рез­ка, Ци­линдр, Ком­би­на­ции мно­го­гран­ни­ков с ци­лин­дром и ко­ну­сом