Репетитор по математике
Кунгурова Ксения Анатольевна
Занятия дистанционно (skype) и в очной форме.
Задание 14. Резерв досрочного ЕГЭ 2019
В правильной треугольной призме ABCA1B1C1 сторона основания равна 2 и боковое ребро 6. M — середина ребра A1С1, O — точка пересечения диагоналей грани ABB1 A1.
а) Докажите, что точка пересечения OC1 с четырехугольником, являющимся сечением призмы плоскостью ABM, совпадает с точкой пересечения диагоналей этого четырехугольника.
б) Найдите угол между OС1 и сечением призмы плоскостью ABM.
а) Доказательство.
Построим сечение призмы плоскостью ABM:
- Точки А и М лежат в одной плоскости, соединим их;
- Проведем MD||AB, так как параллельные плоскости пересекаются по параллельным прямым;
- Точки D и В лежат в одной плоскости, соединим их.
Трапеция AMDB- искомое сечение призмы плоскостью AMB
Докажем, что точка пересечения диагоналей AD и MB трапеции AMDB совпадает с точкой пересечения OC1 с плоскостью этой трапеции.
Для нахождения точки пересечения OC1 с плоскостью трапеции AMDB заключим OC1 в плоскость FF1C1C. Получили: плоскость FF1C1C пересекает плоскость AMDB по прямой FG. Значит, точка пересечения OC1 с плоскостью трапеции AMDB лежит на прямой FG.
Чтобы найти точное положения точки Е, найдем отношение GE/EF по теореме Менелая.
Так как M-середина ребра АС1(по условию) и MD||AB (по построению), то MD-средняя линия треугольника А1В1С1, поэтому G-середина F1C1:
Далее, , т.к. O — точка пересечения диагоналей грани ABB1 A1(треугольник OF1B1 равен треугольнику OFA по стороне и двум прилежащим углам, откуда OF1=OF)
Получили:
Теперь рассмотрим трапецию AMDB:
По условию AB=2, тогда MD=1(средняя линия треугольника)
По свойству трапеции, точка пересечения диагоналей трапеции, точка продолжения ее боковых сторон и середины оснований лежат на одной прямой. Значит, О1 принадлежит прямой GF, соединяющей середины оснований трапеции.
Треугольники МО1D и BO1A подобны по двум углам, с коэффициентом подобия k=MD/AB=1/2.
Тогда и GO1/O1F=1/2 (отношение соответствующих линейных элементов подобных треугольников)
Получили: точки Е и О1 лежат на прямой GF и GE/EF= GO1/O1F=1/2. Значит, точки Е и О1 совпадают.
Ч.т.д.
б) Введем трехмерную прямоугольную систему координат:
Координаты вектора :
Составим уравнение плоскости:
Тогда уравнение плоскости будет иметь вид:
или
Отсюда координаты нормального вектора плоскости:
Ответ: