РУҚА
15

Шешімі: Сечение правильной пирамиды

ЕГЭ · Математика, профиль · Тапсырма 15 · Стереометрия
ЖоғарыФИПИ1D76E2Толық шешім≈ 15 минутТалдау 11 қадам
Условие

Точка $M$ — середина ребра $SA$ правильной четырёхугольной пирамиды $SABCD$ с основанием $ABCD$. Точка $N$ лежит на ребре $SB$, $SN:NB=1:2$. Докажите, что плоскость $CMN$ параллельна прямой $SD$, и найдите площадь сечения пирамиды $SABCD$ плоскостью $CMN$, если все рёбра пирамиды равны $6$.

Тапсырманы ашып, өзіңіз шешіңіз
Дальше ответЕгер әлі шешіп жатсаңыз – кеңестерден бастаңыз: олар жауапқа жетелейді, бірақ оны ашпайды.
К подсказкам

Шешімін қадамдап көрсету

11 қадам
1

Так как пирамида правильная, её вершина $S$ проецируется в центр квадрата $ABCD$. Расстояние от центра квадрата до вершины основания равно $3\sqrt{2}$. Поэтому высота пирамиды:

$$SO=\sqrt{SA^2-OA^2}=\sqrt{6^2-(3\sqrt{2})^2}=3\sqrt{2}$$
2

Введём координаты: $A(-3,-3,0)$, $B(3,-3,0)$, $C(3,3,0)$, $D(-3,3,0)$, $S(0,0,3\sqrt{2})$.

3

Поскольку $M$ — середина $SA$, а $SN:NB=1:2$, получаем координаты точек:

$$M\left(-\frac32,-\frac32,\frac{3\sqrt2}{2}\right),\quad N\left(1,-1,2\sqrt2\right)$$
4

Направляющий вектор прямой $SD$ и два вектора плоскости $CMN$ имеют вид:

$$\overrightarrow{SD}=(-3,3,-3\sqrt2),\quad \overrightarrow{CM}=\left(-\frac92,-\frac92,\frac{3\sqrt2}{2}\right),\quad \overrightarrow{CN}=(-2,-4,2\sqrt2)$$
5

Найдём векторное произведение двух направляющих векторов плоскости $CMN$:

$$\overrightarrow{CM}\times\overrightarrow{CN}=(-3\sqrt2,6\sqrt2,9)$$
6

Скалярное произведение полученного нормального вектора на направляющий вектор прямой $SD$ равно нулю:

$$(-3\sqrt2,6\sqrt2,9)\cdot(-3,3,-3\sqrt2)=18+36-54=0$$
7

Следовательно, прямая $SD$ перпендикулярна нормали к плоскости $CMN$, то есть прямая $SD$ параллельна этой плоскости.

8

Плоскость сечения проходит через точки $C$, $M$, $N$. Так как $M\in SA$, $N\in SB$, а $C$ — вершина основания, сечение является треугольником $CMN$.

9

Площадь треугольника найдём через векторное произведение:

$$S_{CMN}=\frac12\left|\overrightarrow{CM}\times\overrightarrow{CN}\right|$$
10

Вычислим длину векторного произведения:

$$\left|\overrightarrow{CM}\times\overrightarrow{CN}\right|=\sqrt{(-3\sqrt2)^2+(6\sqrt2)^2+9^2}=\sqrt{18+72+81}=\sqrt{171}=3\sqrt{19}$$

Таким образом, площадь сечения равна:

$$S_{CMN}=\frac{3\sqrt{19}}{2}$$
Жауап

Плоскость $CMN$ параллельна прямой $SD$, а площадь сечения равна $\frac{3\sqrt{19}}{2}$.

Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Қате определяют высоту правильной пирамиды и считают её равной 6.

Используют отношение $SN:NB=1:2$ как отношение координат точки $N$ от начала координат.

Забывают, что площадь треугольника через векторное произведение равна половине его длины.

Проверяют параллельность прямой и плоскости через перпендикулярность направляющих векторов, хотя нужно проверить перпендикулярность направляющего вектора нормали плоскости.

Закрепить приёмВ теме «Стереометрия» ещё 118 тапсырма — жауабымен және дәл осындай талдауымен.
Жаттығу

Тапсырманы қалай шешу керек 15 ЕГЭ, математика, профиль

Бұл есептің талдауы келесіге бөлінген: 11 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Жауап есептеулердің жанында келтірілген, олардың орнына емес.

Задача из темы «Стереометрия»: в ней 119 задач, и у каждой есть такой же разбор. Тіркеу қажет емес.