Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела закл (финал) 11 класс
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#129659

В пространстве расположен бесконечный цилиндр (т.е. геометрическое место точек, удалённых от данной прямой ℓ  на данное расстояние R > 0  ). Могут ли шесть прямых, содержащих рёбра некоторого тетраэдра, иметь ровно по одной общей точке с этим цилиндром?

Источники: ВСОШ, ЗЭ, 2024, 11.1 (см. olympiads.mccme.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1:

В таких задачах бывает полезно сначала потыкаться в пример. Казалось бы, почему такой ситуации не может быть?

Подсказка 2:

Спустя конечное число попыток вы, скорее всего, столкнулись с рядом проблем. Это значит, что пора задуматься о противоположном ответе...

Подсказка 3:

Когда мы строим пример, 4 прямые удаётся расположить нужным образом, с остальными же начинаются проблемы. Как бы доказать, что проблемы будут всегда?

Подсказка 4:

Можно рассуждать в пространстве (и так задача, действительно, убивается). Однако в стереометрии часто бывает полезно применить технику проецирования. На какую же плоскость хочется проецировать больше всего, чтоб цилиндр перешёл в адекватный объект?

Подсказка 5:

Либо на ту, которая содержит ось цилиндра, либо на ту, которая перпендикулярна ей. В первом случае цилиндр станет двумя параллельными прямыми, в другом — окружностью. Какой же случай нравится нам больше, учитывая, что мы рассуждаем о касаниях?

Подсказка 6:

Разумеется, второй. Пусть A, B, C, D — образы вершин тетраэдра после проецирования. Подумаем, чем стали прямые, содержащие рёбра?

Подсказка 7:

Прямыми! Осознайте, что никакая такая прямая не могла спроецироваться в точку. Что же дальше? Подумаем, могли ли какие-нибудь образы вершин попасть на одну прямую?

Подсказка 8:

Могли, но не более 3 (подумайте почему). То есть, не умоляя общности, можно сказать, что прямые AB, AC, AD различны. Ничего не смущает?...

Подсказка 9:

Они же все касаются окружности (образа цилиндра) и имеют общую точку. Кажется, такое бывает примерно никогда) Успехов!

Показать ответ и решение

Предположим, что такая конструкция существует. Спроецируем тетраэдра на плоскость α,  перпендикулярную прямой ℓ.  Проекцией цилиндра будет некоторая окружность ω.  Обозначим проекции вершин тетраэдра через A,  B,  C,  D,  они все будут различны (в противном случае одна из прямых, содержащих стороны тетраэдра, будет параллельна ℓ,  такая прямая не может иметь с цилиндром ровно одну общую точку). Каждая из прямых, соединяющих точки A,  B,  C,  D  должна иметь с окружностью ω  одну общую точку, то есть касаться этой окружности. При этом точки A,  B,  C,  D  не могут лежать на одной прямой (поскольку вершины тетраэдра не лежат в одной плоскости). Значит, либо на одной прямой лежат какие-то три из них, не умаляя общности B,  C,  D,  либо никакие три из этих точек на одной прямой не лежат. В любом случае прямые AB,  AC,  AD  попарно различны, однако они все касаются окружности ω  и проходят через точку A,  противоречие.

PIC

Ответ:

не могут

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!