Тема 14. Задачи по стереометрии

14.02 Задачи №14 из сборника И.В. Ященко

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#17141

В правильной призме ABCDA1B1C1D1  с основанием ABCD  боковое ребро равно 2, а сторона основания равна √-
 6.  Через точку A1  перпендикулярно плоскости (AB1D1 )  проведена прямая l.

а) Докажите, что прямая l  пересекает отрезок AC  и делит его в отношении 2:1.

б) Найдите угол между прямыми l  и CD1.

Источники: Сборник И.В. Ященко 2025 г. Вариант 36

Показать ответ и решение

а) Опустим высоту A1H  в треугольнике OA1A.  Докажем, что прямая A1H  совпадает с прямой l.  Прямая B1D1  перпендикулярна прямым C1A1  (как содержащие диагонали квадрата) и OA  (так как OA  — медиана, а значит, и высота в равнобедренном треугольнике AB1D1  ) плоскости (CC1A1A ).

Тогда B1D1 ⊥ (CC1A1A )  и прямая A1H  перпендикулярна прямой B1D1.  Получили, что прямая A1H  перпендикулярна прямым OA  и B1D1  плоскости (AB1D1),  следовательно, прямая A1H  перпендикулярна плоскости (AB1D1 )  и совпадает с прямой l  из условия.

PIC

Пусть G  — точка пересечения прямой A1H = l  с отрезком AC.

Рассмотрим прямоугольный треугольник OA1A.  Тогда                 -
AA1 = 2, OA1 = √√6= √3
                2  как половина диагонали квадрата со стороной, равной √6.  По теореме Пифагора OA = √3+-4= √7.  Найдем длину высоты A1H  , записав площадь треугольника OA1A  двумя способами:

1              1
2A1O ⋅A1A = S = 2OA ⋅√HA1
       A1O-⋅A1A-  2--3
 HA1 =    OA    =  √7

По теореме Пифагора для треугольников OA1H  и AA1H :

pict

PIC

Далее, △ OA1H  ∼ △AGH  по углам, так как OA1 ∥ GA  , тогда имеем равенство отношений

                                √-  4-
OH- = OA1-  ⇒   AG = OA1-⋅AH- = -3-⋅√7= √4-
AH    AG                OH        3√7      3

Найдем отношение отрезков AG  и CG  :

                  √4
AG-= --AG----= -√--3--- = -4-- = 2
CG   AC − AG   2  3− √43   6− 4   1

б) Поскольку CD1 ∥ BA1,  то искомый угол равен углу ∠BA1G  между прямыми A1G = l  и BA1.

Отрезок         ----  √--
BA1 = √ 4+ 6=  10  как диагональ прямоугольника BB1A1A  со сторонами √-
 6  и 2.

По теореме Пифагора для треугольника AGA1  :

                    ∘------   √-
      ∘ ---2----2-   16      2-7-
A1G =   AG  + AA1 =   3 + 4=  √3

По теореме косинусов для треугольника GAB  с углом ∠A = 45∘ :

   2     2     2
BG  = AG  + AB  − 2AG ⋅AB cos∠A =
   = 16 + 6− 2⋅√4-⋅√6 ⋅ 1√-= 10
      3         3       2   3

PIC

Тогда по теореме косинусов для треугольника BA1G  :

           BA21+-A1G2-− BG2
cos∠BA1G =     2BA1 ⋅A1G     =
    10+ 28− 10
  = --√-3--2√37-= -14√670-= √12--
    2⋅  10 ⋅√3-   √3--   210

Значит,

               12        2√210-
∠BA1G = arccos √---= arccos--35- .
               210
Ответ:

б)      2√210
arccos  35

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 онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

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

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и 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!