РУҚА
15

Шешімі: Сечение правильного тетраэдра

ЕГЭ · Математика, профиль · Тапсырма 15 · Стереометрия
ЖоғарыФИПИ7ee2FAТолық шешім≈ 15 минутТалдау 8 қадам
Условие

На рёбрах $BC$, $AB$ и $AD$ правильного тетраэдра $ABCD$ отмечены точки $L$, $M$ и $N$ соответственно. Известно, что $BL:LC=AM:MB=AN:ND=1:2$.

а) Докажите, что плоскость $\alpha$, проходящая через точки $L$, $M$, $N$, делит ребро $CD$ в отношении $2:1$, считая от вершины $C$.
б) Найдите площадь сечения тетраэдра $ABCD$ плоскостью $\alpha$, если $AB=6$.

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

Шешім по шагам

8 қадам
1

Пусть начало координат находится в точке $A$, а $\vec{AB}=\mathbf b$, $\vec{AC}=\mathbf c$, $\vec{AD}=\mathbf d$. Из условий деления отрезков получаем:

$$\vec{AM}=\frac13\mathbf b,\qquad \vec{AN}=\frac13\mathbf d,\qquad \vec{AL}=\frac13(2\mathbf b+\mathbf c)$$
2

Рассмотрим точку $P$ на ребре $CD$, для которой $CP:PD=2:1$. Тогда:

$$\vec{AP}=\frac13(\mathbf c+2\mathbf d)$$
3

Покажем, что $P$ принадлежит плоскости $LMN$. Имеем:

$$\vec{AP}=2\vec{AN}+\vec{AL}-2\vec{AM}$$
4

Так как коэффициенты в полученном выражении равны $2$, $1$, $-2$, а их сумма равна $1$, точка $P$ является аффинной комбинацией точек $N$, $L$, $M$ и лежит в плоскости $LMN$. Следовательно, плоскость $\alpha$ пересекает ребро $CD$ в точке $P$, причём $CP:PD=2:1$.

5

Сечением является четырёхугольник $MLPN$. Его диагонали имеют векторы:

$$\vec{MP}=\frac13(\mathbf c+2\mathbf d-\mathbf b),\qquad \vec{LN}=\frac13(\mathbf d-2\mathbf b-\mathbf c)$$
6

В правильном тетраэдре с ребром $a=6$ длины векторов $\mathbf b$, $\mathbf c$, $\mathbf d$ равны $a$, а скалярное произведение любых двух из них равно $\frac{a^2}{2}$. Поэтому:

$$|MP|^2=|LN|^2=\frac{5a^2}{9},\qquad \vec{MP}\cdot\vec{LN}=-\frac{a^2}{18}$$
7

Площадь четырёхугольника равна половине модуля векторного произведения его диагоналей:

$$S=\frac12\sqrt{|MP|^2|LN|^2-(\vec{MP}\cdot\vec{LN})^2}=\frac12\sqrt{\frac{25a^4}{81}-\frac{a^4}{324}}=\frac{a^2\sqrt{11}}{12}$$

При $a=6$ получаем:

$$S=\frac{6^2\sqrt{11}}{12}=3\sqrt{11}$$
Жауап

Плоскость пересекает ребро $CD$ в точке $P$, для которой $CP:PD=2:1$. Площадь сечения $MLPN$ равна $3\sqrt{11}$.

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

Где здесь ошибаются

Қате определяют координаты точек, путая отношение $1:2$ с отношением $2:1$.

Не доказывают, что найденная точка на ребре $CD$ принадлежит плоскости $LMN$.

Используют площадь треугольника вместо площади четырёхугольника сечения.

Забывают, что в правильном тетраэдре угол между любыми двумя рёбрами, выходящими из одной вершины, равен $60^\circ$.

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: 8 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.