Через вершину кута С, що дорівнює 120°, ромба ABCD зі стороною 20 см проведено до його площини терпендикуляр см завдовжки Корень21 см. Обчисліть відстань від точки м до прямої BD.
А) ∆AOD = ∆COB, AD=BC. ∆AOC = ∆DOB, AC=BD. Это на плоскости. А так как у треугольников АСВ и ADB высоты (высота цилиндра) одинаковы. то это равенство верно и для цилиндра.
б) Применим координатный метод. Проведем образующие цилиндра АА1, ВВ1, СС1 и DD1. Получили прямоугольную призму АD1BC1A1DB1C. В ней углы при вершинах попарно перпендикулярны, то есть =90°. Тогда по Пифагору A1A²+А1D²=AD², A1A²+A1C²=CD², A1C²+A1D²=CD² или A1A²+А1D²=64 (1), A1A²+A1C²=36 (2), A1C²+A1D²=36 (3). Из (1) и (2) получаем: A1D²-A1C²=28 (4), а из (3) и (4) получаем: A1D²=32. Тогда A1A²=32, а A1C²=4. Итак, мы получили измерения нашей призмы и, следовательно, координаты ее вершин: А(2;0;0), В(0;4√2;0), С(0;0;4√2) и D(2;4√2;4√2). Имея координаты вершин пирамиды АВСD, мы можем найти и высоту этой пирамиды - расстояние от вершины D до плоскости АВС, и ее объем (найдя по Герону площадь треугольника AВС: Sacb=√(10*4*4*2)=8√5). Найдем высоту пирамиды. Уравнение ее основания (плоскости АВС) найдем через определитель по формуле:
|Х-Хa Xb-Xa Xc-Xa| |Y-Ya Yb-Ya Yc-Ya| = 0. |Z-Za Zb-Za Zc-Za| Подставим данные нам значения координат точек А, B и С: |X-2 0-2 0-2| |Y-0 4√2-0 0-0| =0 |Z-0 0-0 4√2-0| Решаем определитель по первому столбцу: (X-2)(32)+8√2*Y8+√2*Z=0 => 32*X+8√2*Y+8√2*Z-64=0 То есть коэффициенты уравнения равны: А=32, В=8√2, С=8√2 D=-64. Теперь найдем расстояние от точки D до плоскости α (ABC) по формуле: L(D;α) = |A*Xd+B*Yd+C*Zd+D|/√(A²+B²+C²). Подставляя известные нам значения имеем: L(D;α) =128/√(128+1024+128) = 128/16√5 =8/√5. Тогда объем пирамиды ABCD равен V=(1/3)*8√5*8/√5 =64/3= 21и1/3. ответ: Vabcd=21и 1/3.
Проведём ОК⊥АС. ОК=r - радиус вписанной окружности. Площадь основания по формуле Герона: S=√(p(p-a)(p-b)(p-c)), где p=(a+b+c)/2. Подставив числовые значения длин сторон, получаем S=84 см². Также S=pr ⇔ r=S/p=2S/(a+b+c)=2·84/(13+14+15)=4 см. В прямоугольном тр-ке SOК SO=OК=4, значит SK=r√2=4√2 см. Площадь ΔASC: S(ASC)=AC·SK/2=15·4√2/2=30√2 см² - это ответ.
PS На рисунке изображён правильный треугольник АВС, а нам нужен разносторонний. Из нарисованного нужно взять саму пирамиду SABC и треугольник SOK. Всё.
Это на плоскости. А так как у треугольников АСВ и ADB высоты (высота цилиндра) одинаковы. то это равенство верно и для цилиндра.
б) Применим координатный метод. Проведем образующие цилиндра АА1, ВВ1, СС1 и DD1. Получили прямоугольную призму АD1BC1A1DB1C.
В ней углы при вершинах попарно перпендикулярны, то есть =90°.
Тогда по Пифагору A1A²+А1D²=AD², A1A²+A1C²=CD², A1C²+A1D²=CD² или A1A²+А1D²=64 (1), A1A²+A1C²=36 (2), A1C²+A1D²=36 (3).
Из (1) и (2) получаем: A1D²-A1C²=28 (4), а
из (3) и (4) получаем: A1D²=32. Тогда A1A²=32, а A1C²=4.
Итак, мы получили измерения нашей призмы и, следовательно, координаты ее вершин:
А(2;0;0), В(0;4√2;0), С(0;0;4√2) и D(2;4√2;4√2).
Имея координаты вершин пирамиды АВСD, мы можем найти и высоту этой пирамиды - расстояние от вершины D до плоскости АВС, и ее объем (найдя по Герону площадь треугольника AВС: Sacb=√(10*4*4*2)=8√5).
Найдем высоту пирамиды. Уравнение ее основания (плоскости АВС) найдем через определитель по формуле:
|Х-Хa Xb-Xa Xc-Xa|
|Y-Ya Yb-Ya Yc-Ya| = 0.
|Z-Za Zb-Za Zc-Za|
Подставим данные нам значения координат точек А, B и С:
|X-2 0-2 0-2|
|Y-0 4√2-0 0-0| =0
|Z-0 0-0 4√2-0|
Решаем определитель по первому столбцу:
(X-2)(32)+8√2*Y8+√2*Z=0 => 32*X+8√2*Y+8√2*Z-64=0
То есть коэффициенты уравнения равны: А=32, В=8√2, С=8√2 D=-64.
Теперь найдем расстояние от точки D до плоскости α (ABC) по формуле:
L(D;α) = |A*Xd+B*Yd+C*Zd+D|/√(A²+B²+C²). Подставляя известные нам значения имеем:
L(D;α) =128/√(128+1024+128) = 128/16√5 =8/√5.
Тогда объем пирамиды ABCD равен V=(1/3)*8√5*8/√5 =64/3= 21и1/3.
ответ: Vabcd=21и 1/3.
Площадь основания по формуле Герона: S=√(p(p-a)(p-b)(p-c)), где p=(a+b+c)/2.
Подставив числовые значения длин сторон, получаем S=84 см².
Также S=pr ⇔ r=S/p=2S/(a+b+c)=2·84/(13+14+15)=4 см.
В прямоугольном тр-ке SOК SO=OК=4, значит SK=r√2=4√2 см.
Площадь ΔASC: S(ASC)=AC·SK/2=15·4√2/2=30√2 см² - это ответ.
PS На рисунке изображён правильный треугольник АВС, а нам нужен разносторонний. Из нарисованного нужно взять саму пирамиду SABC и треугольник SOK. Всё.