РУҚА
15

Решение: Сечение правильной призмы

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 15 · Стереометрия
ВысокаяФИПИ6BFFF1Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 8 шагов
Условие

В правильной треугольной призме $ABC A_1B_1C_1$ все рёбра равны $4$. Точка $K$ — середина ребра $A_1B_1$. Докажите, что сечение призмы плоскостью $AKC$ является равнобедренной трапецией, и найдите расстояние от точки $B$ до плоскости $AKC$.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

8 шагов
1

Введём координаты: $A(0,0,0)$, $B(4,0,0)$, $C(2,2\sqrt3,0)$, $A_1(0,0,4)$, $B_1(4,0,4)$, $C_1(2,2\sqrt3,4)$.

2

Так как $K$ — середина $A_1B_1$, имеем $K(2,0,4)$. Обозначим через $L$ середину ребра $B_1C_1$. Тогда $L(3,\sqrt3,4)$.

3

Точки $A$, $K$, $C$ задают плоскость сечения. На верхнем основании её пересечение проходит через $K$ и точку $L$ на ребре $B_1C_1$, поэтому сечение имеет вершины $A$, $C$, $L$, $K$.

4

В треугольнике $A_1B_1C_1$ отрезок, соединяющий середины сторон $A_1B_1$ и $B_1C_1$, параллелен третьей стороне. Следовательно, $KL\parallel A_1C_1\parallel AC$.

5

Вычислим боковые стороны сечения: $AK=\sqrt{2^2+4^2}=2\sqrt5$, а $CL=\sqrt{1^2+(\sqrt3)^2+4^2}=2\sqrt5$. Значит, $AK=CL$, поэтому сечение $ACKL$ является равнобедренной трапецией.

6

Найдём уравнение плоскости $AKC$. Векторы $\overrightarrow{AK}=(2,0,4)$ и $\overrightarrow{AC}=(2,2\sqrt3,0)$ задают эту плоскость. Её уравнение: $-2\sqrt3 x+2y+\sqrt3 z=0$.

7

Расстояние от точки $B(4,0,0)$ до плоскости вычисляется по формуле расстояния от точки до плоскости: $d=\dfrac{|Ax_0+By_0+Cz_0+D|}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}}$.

Подставляя координаты точки $B$, получаем $d=\dfrac{|-2\sqrt3\cdot4|}{\sqrt{(-2\sqrt3)^2+2^2+(\sqrt3)^2}}=\dfrac{8\sqrt3}{\sqrt{19}}$.

Ответ

Сечение — равнобедренная трапеция $ACKL$, где $KL\parallel AC$ и $AK=CL=2\sqrt5$. Расстояние от точки $B$ до плоскости $AKC$ равно $\dfrac{8\sqrt3}{\sqrt{19}}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Неверно определяют четвёртую вершину сечения и считают, что сечение является треугольником.

Забывают доказать параллельность оснований трапеции.

При вычислении расстояния используют длину нормального вектора без деления на его модуль.

Ошибаются в уравнении плоскости из-за неверного порядка координат вершин призмы.

Закрепить приёмВ теме «Стереометрия» ещё 118 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 15 ЕГЭ, математика, профиль

Разбор этой задачи разложен на 8 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Стереометрия»: в ней 119 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.