Тема 14. Задачи по стереометрии
14.03 Задачи формата ЕГЭ на многогранники. Пирамида, призма
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#47079

Дана четырехугольная пирамида SABCD,  в основании которой лежит прямоугольник ABCD,  а боковые ребра пирамиды равны диагонали основания. Точки M  и N  отмечены на ребрах SA  и SB  соответственно так, что SM  :MA = 1 :2,  SN :NB  =1 :3.

а) Докажите, что плоскость (CMN  )  параллельна ребру SD.

б) Найдите площадь сечения пирамиды SABCD  плоскостью (CMN  ),  если боковое ребро пирамиды равно 24, AD > AB,  а угол между диагоналями основания равен   ∘
60 .

Показать ответ и решение

а) Пусть MN  ∩AB = X.  Рассмотрим грань SAB.  По теореме Менелая для △SAB  и прямой NX  получаем

    SN-- BX-- AM--
    NB  ⋅XA  ⋅MS  =1
1 BX   2          BX    3
3 ⋅XA-⋅1 = 1  ⇔   XA--= 2

Далее, △AXK  ∼ △BXC  как прямоугольные по общему острому ∠BXC.  Следовательно,

3 = BX--= BC-  ⇒   AK--= 2 = AM--
2   XA    AK       KD    1   MS

Тогда по обратной теореме Фалеса MK  ∥SD.  Так как MK  ⊂ (CMN  )  по построению, то (CMN  )∥SD.  Что и требовалось доказать.

PIC

б) Так как боковые ребра пирамиды равны, то основание высоты SH  пирамиды — центр описанной около основания ABCD  окружности, то есть точка пересечения диагоналей прямоугольника ABCD.  Сечение пирамиды SABCD  плоскостью (CMN  )  — четырехугольник CKMN.  Будем искать его площадь по формуле

       Sпроекции-
cosα = Sсечения

Здесь α  — угол между плоскостью сечения и плоскостью проекции.

Спроецируем четырехугольник CKMN  на плоскость (ABC ).  Опустим перпендикуляры MHM  и NHN  на эту плоскость. Тогда по теореме Фалеса

AHM  :HM H = 2:1,  BHN :HN H = 3:1

Следовательно,

HM H = 4, HN H = 3,  HM C = 4 +12 =16

Так как △BOC  ∼ △KOD,  то

3   BC--  BO-            1
1 = KD  = OD   ⇒   OD  = 4BD = 6

Следовательно, O  — середина отрезка HD.  Тогда, так как △CHD  правильный, то CO  — медиана и высота этого треугольника. Следовательно, HO  ⊥ CO,  то есть HO ⊥ CK.

Так как AD > AB,  то ∠CHD  = 60∘.

PIC

Заметим, что

AHM  :HM H = 2:1 = AK :KD

Отсюда по обратной теореме Фалеса следует, что HM K  ∥HD.  Следовательно, ∠CKHM   = 90∘,  а ∠CHM  K = 60∘,  откуда ∠HM CK = 30∘.

Тогда имеем:

       1                √ -
HM K = 2HM C = 8, CK  =8  3

Следовательно,

              √-    √ -
SCHMK = 1 ⋅8⋅8 3 =32  3
        2

Также имеем:

    SCHNHM = SCHNH  +SHMHNH  =
                                √-
= 1 ⋅sin60∘⋅HN H ⋅(HM H + HC )= 12 3
  2

Следовательно,

Sпроекции =32√3-+ 12√3= 44√3

PIC

Так как HM K ⊥ CK,  CK  — линия пересечения плоскостей (CMN  )  и (ABC ),  MHM  ⊥ (ABC ),  то по теореме о трех перпендикулярах MK  ⊥ CK.  Следовательно, α = ∠MKHM   .

Так как △AMK   ∼ △ASD,  то

MK  = 2SD = 2 ⋅24= 16
      3     3

Следовательно,

       HM-K-  -8   1
cosα = MK   = 16 = 2

Тогда окончательно имеем:

1   44√3-                 √ -
2 = SCKMN-  ⇔   SCKMN  = 88 3
Ответ:

б) 88√3-

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!