Тема 14. Задачи по стереометрии
14.01 Задачи №14 из ЕГЭ прошлых лет
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела задачи по стереометрии
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#65511

Дана пирамида SABCD,  в основании которой лежит прямоугольник ABCD.  Сечение пирамиды — трапеция KLMN,  причем точки K, L,M,N  лежат на ребрах SB, SA,SD  и SC  соответственно. Известно, что основания этой трапеции KL  =4,  MN  =3,  а SK :KB  = 2:1.

а) Докажите, что точки M  и N  — середины ребер SD  и SC.

б) H  — точка пересечения диагоналей прямоугольника ABCD,  а SH  — высота пирамиды SABCD.  Найдите SH,  если известно, что площадь прямоугольника ABCD  равна 48, а площадь трапеции KLMN  равна 24,5.

Показать ответ и решение

а) Будем пользоваться следующей теоремой: если нам даны три попарно пересекающиеся плоскости, то их линии пересечения либо параллельны, либо все пересекаются в одной точке. Из этой теоремы следует, что если две из трех линий пересечения параллельны, то третья линия пересечения также им параллельна.

PIC

Так как по условию KL ∥MN,  то есть две линии пересечения плоскостей (KLM  ),  (SAB )  и (SCD )  из трех параллельны, то KL  и MN  параллельны линии пересечения плоскостей (SAB )  и (SCD ).  Но так как AB  — линия пересечения плоскостей (SAB )  и (ABC ),  CD  — линия пересечения плоскостей (SCD )  и (ABC ),  и AB ∥ CD,  то l  — линия пересечения плоскостей (SAB )  и (SCD )  — параллельна AB.  Следовательно, KL  ∥MN  ∥l ∥ AB ∥CD.

Значит, △SLK  ∼ △SAB  и △SNM   ∼ △SCD.  Так как SK :KB  =2 :1,  то SK  :SB =2 :3.  Следовательно, KL :AB  =2 :3.  Значит, AB = 6.  То есть CD  =6.  Но MN  :CD  = 3:6= 1 :2,  следовательно, SM  :SD = SN :SC = 1:2.  Отсюда следует, что M  и N  — середины SD  и SC.  Что и требовалось доказать.

б) Так как AB = 6,  SABCD = 48,  то AD = 8.  Так как основание высоты SH  пирамиды SABCD  — это центр прямоугольника ABCD,  то боковые ребра пирамиды равны друг другу: SA =SB  =SC = SD.  Из этого следует, что SK  =SL,  SM  =SN.  Следовательно, △SLM   = △SKN,  значит, LM  =KN,  то есть трапеция KLMN  равнобокая.

Проекция KLMN  на плоскость (ABC )  — трапеция K1L1M1N1,  где HK1  :K1B = HL1 :L1A =2 :1,  HM1 :M1D  = HN1 :N1C = 1:1.

PIC

Пусть AC  =BD  = d,  ∠AHB  = α.  Тогда

SABCD = 1d2sinα = 48
        2

Пусть HK1  = 4y,  K1B = 2y,  HM1 = M1D  = 3y.  Тогда K1M1 = 7y,  BD  = 12y,  следовательно, K1M1 = 172BD = 172d.  Заметим, что K1M1  = L1N1 = d1,  следовательно,

SK L M N = 1d2sin α= -49 ⋅ 1d2sinα = 49-⋅48= 49-
  1 1 1 1  2 1      144  2        144      3

Как известно, отношение площади проекции многоугольника к площади самого многоугольника равно косинусу угла между плоскостью проекции и плоскостью многоугольника. Следовательно,

      SK1L1M1N1   2
cosφ = -SKLMN---=  3

равно косинусу угла между плоскостями (ABC  )  и (KLM  ).  Построим этот угол.

Проведем XY  ∥AD  через точку H.  Тогда X  и Y  — середины AB  и CD  соответственно. Тогда SX  и SY  пересекает KL  и MN  соответственно в точках E  и F,  причем по теореме Фалеса SE :EX = SK :KB  = 2:1,  SF :F Y =SM  :MD  = 1:1.

PIC

Пусть EF  ∩XY  =T.  Тогда точка T  лежит на линии пересечения p  плоскостей (ABC  )  и (KLM  ).  По теореме, которую мы использовали в пункте а), получаем, что p ∥AB.

Пусть SH ∩ EF = O.  По теореме о трех перпендикулярах OT ⊥ p  (так как SH  ⊥(ABC ),  HT ⊥ AB,  AB ∥ p  ). Следовательно, по определению ∠OT H = φ  — угол между плоскостями (ABC )  и (KLM  ).  Так как       2
cosφ= 3,  то √5-
-2 = tgφ= OH  :HT.

Рассмотрим △SXY  и прямую F T.  По теореме Менелая имеем:

XE   SF  Y T          1  1 Y T
ES- ⋅FY-⋅T-X = 1  ⇔   2 ⋅1 ⋅T-X = 1 ⇔   TX = XY  =AD  = 8

По теореме Менелая для △SXH  и прямой OT  :

XE-  SO-  HT-         1  SO-  12         -SO   4
ES  ⋅OH  ⋅TX = 1  ⇔   2 ⋅OH  ⋅8 = 1  ⇔   OH  = 3

Следовательно, OH  = 3SH.
      7

Тогда

√ -              3
--5= tgφ = OH- = 7SH-  ⇔   SH = 14√5
 2         HT     12
Ответ:

б)   √ -
14  5

Критерии оценки

Содержание критерия

Балл

Имеется верное доказательство утверждения пункта а) и обоснованно получен верный ответ в пункте б)

3

Обоснованно получен верный ответ в пункте б)

2

ИЛИ

имеется верное доказательство утверждения пункта а) и при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки

Имеется верное доказательство утверждения пункта а)

1

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

Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше

0

Максимальный балл

3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!