Решение задачи 14. Вариант 283

В правильной пирамиде SABC точки M и N –середины ребер АВ и ВС
соответственно. На боковом ребре SA отмечена точка К, SK_KA=1:3. Сечение пирамиды
плоскостью MNK является четырехугольником, диагонали которого пересекаются в
точке Q.
а) Докажите, что точка Q лежит на высоте пирамиды.
б) Найдите площадь сечения пирамиды этой плоскостью, если известно, что сторона
основания равна 2, а высота пирамиды равна 4.

Решение

а) Строим сечение: Соединяем ​\( KM \)​, т.к точки лежат в одной плоскости, далее т.к ​\( MN \)​ – средняя линия, то она параллельная ​\( AC \)​ и следовательно всей плоскости ​\( SAC \)​, значит плоскость сечения содержит прямую параллельную AC, проведем ​\( KP∥MN \)​, соединяем PN, получаем искомое сечение трапецию ​\( MNKP \)

​Так как пирамида правильная, то т ​\( O \)​ – центр треугольника основания, т пересечения медиант, высот и биссектрис.

Легко заметить, что  пересечение плоскостей ​\( SAN \)​ и ​\( SCM \)​ дает прямую ​\( SO \)​ – высота пирамиды

так как ​\( KN \)​ лежит в плоскости ​\( SAN \)​, то точка ​\( Q \)​ лежит в плоскости SAN

так как ​\( MP \)​ лежит в плоскости ​\( SCM \)​, то точка ​\( Q \)​ лежит в плоскости ​\( SCM \)

Пересечение прямых \( KN \)​ и ​\( MP \)​ дает точку \( Q \), следовательно\( Q \)

принадлежит обеим плоскостям ​\( SAN \), ​\( SCM \), и следовательно лежит на ​\( SO \)

б) Очевидно, что трапеция равнобедренная по построению. Осталось найти ее высоту, чтобы вычислить площадь сечения, стороны основания находится очень легко.

\( AO=\frac{2}{3}AN=\frac{2\sqrt{3}}{3} \)​ (AN-легко найти по т Пифагора)

\( AS=\sqrt{SO^2+AO^2}=\frac{2\sqrt{39}}{3} \)

\( cosA=\frac{AM}{AS}=\frac{3}{2\sqrt{39}} \)

\( AK=\frac{3}{4}AS \)

По т косинусов

\( KM=\sqrt{AK^2+AM^2-2AK*AM*cosA}=\frac{\sqrt{37}}{2} \)

Наше сечение трапеция, а равнобедренная она по подобию треугольников AKM и CLN

Мы нашли все стороны трапеции, думаю не составит труда посчитать чему равна ее площадь:)

Ответ: ​\( \frac{21\sqrt{3}}{16} \)

Оцените решение
Ten-tlt.ru
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить