Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание № 30
i

ABCA1В1С1  — пра­виль­ная тре­уголь­ная приз­ма, у ко­то­рой сто­ро­на ос­но­ва­ния и бо­ко­вое ребро имеют длину 6. Через се­ре­ди­ны ребер АС и BB1 и вер­ши­ну A1 приз­мы про­ве­де­на се­ку­щая плос­кость. Най­ди­те пло­щадь се­че­ния приз­мы этой плос­ко­стью.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пусть точка E  — се­ре­ди­на ребра BB1, точка M  — се­ре­ди­на ребра AC. Пря­мая A1E пе­ре­се­ка­ет про­дол­же­ние ребра AB в точке N, а пря­мая MN пе­ре­се­ка­ет ребро BC в точке K. Тогда A1EKM  — ис­ко­мое се­че­ние. От­ре­зок BE  — сред­няя линия тре­уголь­ни­ка AA1N1, по­сколь­ку  BE = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AA_1. От­рез­ки CB и NM есть ме­ди­а­ны тре­уголь­ни­ка ACN, по­это­му CK : KB  =  2 : 1, то есть CK  =  4, BK  =  2.

Пло­щадь се­че­ния равна част­но­му от де­ле­ния пло­ща­ди про­ек­ции на ко­си­нус угла α, где α  — угол между плос­ко­стью се­че­ния и плос­ко­стью ABC. Пусть от­ре­зок AH  — пер­пен­ди­ку­ляр, про­ве­ден­ный из вер­ши­ны A к пря­мой MN, а от­ре­зок CT  — пер­пен­ди­ку­ляр, про­ве­ден­ный из вер­ши­ны C к той же пря­мой. За­ме­тим, что AB  =  BC  =  BN, то есть тре­уголь­ник ACN  — пря­мо­уголь­ный,  \angle ACN = 90 гра­ду­сов. Тогда  \angle MCN = 90 гра­ду­сов и

 CT = дробь: чис­ли­тель: CM умно­жить на CN, зна­ме­на­тель: MN конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 умно­жить на AC умно­жить на тан­генс 60 гра­ду­сов, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: CM в квад­ра­те плюс MN в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 умно­жить на 6 умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 в квад­ра­те плюс 6 в квад­ра­те умно­жить на 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 13 конец дроби .

Из ра­вен­ства тре­уголь­ни­ков AHM и CTM по­лу­ча­ем AH  =  CT и

 A_1H = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: 6 в квад­ра­те умно­жить на 39, зна­ме­на­тель: 13 в квад­ра­те конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: 24 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 13 конец дроби ,

а по­то­му

 ко­си­нус \angle AHA_1 = ко­си­нус альфа = дробь: чис­ли­тель: AH, зна­ме­на­тель: A_1H конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 39 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 13 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 13, зна­ме­на­тель: 24 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Пло­щадь про­ек­ции равна

 S_ABKM = S_ABC минус S_CMK = дробь: чис­ли­тель: 6 в квад­ра­те умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на S_ABC = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 6 в квад­ра­те умно­жить на ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та .

На­ко­нец, пло­щадь ис­ко­мо­го се­че­ния равна

 S_A_1EKM = дробь: чис­ли­тель: S_ABKM, зна­ме­на­тель: ко­си­нус альфа конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: \dfrac ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та 4 конец дроби = 24.

Ответ: 24.

Сложность: V
Методы геометрии: Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: 3\.10\. Пра­виль­ная тре­уголь­ная приз­ма, 5\.1\. Се­че­ние, про­хо­дя­щее через три точки