В правильной четырехугольной призме через середины двух смежных сторон основания проходит плоскость, которая образует с основанием призмы угол α и пересекает три боковых ребра. Найти площадь сечения, если сторона основания призмы А.
Построим сечение.
В основании правильной призмы лежит квадрат.
Отметим середины сторон АВ и AD и поставим точки К и Е соответственно. Соединим их.
Проведем диагонали АС и BD.
КЕ ∩ АС = Н.
Построим угол с вершиной в точке Н, равный α.
НР ∩ СС₁ = М.
Строим сечение, проходящее через три точки.
Продлим КЕ до пересечения с СВ и CD и поставим точки S и N соответственно.
S ∈ BB₁C₁C; M ∈ BB₁C₁C ⇒ S и M соединяем;
SM ∩ BB₁ = X;
N ∈ DD₁C₁C; M ∈ DD₁C₁C ⇒ N и M соединяем;
NM ∩ DD₁ = T;
X ∈ AA₁B₁B; K ∈ AA₁B₁B ⇒ X и K соединяем;
T ∈ AA₁D₁D; E ∈ AA₁D₁D ⇒ T и E соединяем;
EKXMT - искомое сечение.
Сечение представляет пятиугольник, состоящий из трапеции ЕКХТ и треугольника ХМТ.
⇒ S( EKXMT) = S(ЕКХТ) + S(ХМТ)
1. Рассмотрим ΔABD - прямоугольный.
AD = AB = a (условие)
По теореме Пифагора найдем BD:
BD² = AD² + AB² = 2a²
BD = a√2
ЕК - средняя линия ΔАВD.
Средняя линия равна половине длины стороны, которую она не пересекает.
⇒ - меньшее основание ЕКХТ.
2. Рассмотрим ΔНРО - прямоугольный.
∠РНО = α (условие).
Диагонали квадрата равны и точкой пересечения делятся пополам.
⇒
Средняя линия треугольника делит пополам любой отрезок, соединяющий вершину треугольника с какой-либо точкой основания.
⇒
Косинус угла - отношение прилежащего катета к гипотенузе.
- высота ЕКХТ.
ХТ = BD = a√2 - большее основание ЕКХТ.
3. Найдем площадь трапеции.
Площадь трапеции равна произведению полусуммы оснований на высоту.
4. Рассмотрим ΔНМС - прямоугольный.
НС = НО + ОС
Тогда РМ = НМ - НР
5. Найдем площадь ΔХМТ.
Площадь треугольника равна половине произведения стороны на высоту, проведенную к этой стороне.
a) K, L, M ∈ α; α║(SBC)
KL║BS; KM║BC; ML║CS как линии пересечения двух параллельных плоскостей с одной общей.
SH⊥(ABC); AT⊥BC; H∈AT как центр правильного треугольника лежащий на медиане. AH:HT=2:1 по свойству пересечения медиан.
LU⊥KM ⇒ KU=UM ⇒ U∈AT ⇒ LU⊂(AST) ⇒ LU∩SH
Рассмотрим плоскость AST.
LU║ST как линии пересечения двух параллельных плоскостей с (AST).
AK:KB=AL:LS=5:1 по теореме о пропорциональных отрезках.
AU:UT=AL:LS по теореме о пропорциональных отрезках.
Как уже известно AH:HT=2:1. Пусть AU=5x; UT=x ⇒AT=6x ⇒ AH=4x; HT=2x ⇒ HU=2x-x=x.
ΔSHT~ΔRHU по 3 углам (1 общий остальные равны как соответственных угла при параллельных прямых).
Значит SH:RH=HT:HU=2:1. Пусть SH=2y; RH=y ⇒ SR=2y-y=y ⇒ SR=y=RH
То есть плоскость делит высоту пополам.
б) AT=AB*sin 60°=(15+3)*√3/2=9√3.
ΔAST~ΔALU по 3 углам (1 общий остальные равны как соответственных угла при параллельных прямых).
Значит AL:AS=LU:ST=6:5.
HT=1/3 *9√3=3√3 т.к. AH:HT=2:1
SH=13 ⇒ ST=√(169+27)=14 ⇒ LU=5/6 *14=35/3.
ΔAKM~ΔABC по 3 углам (1 общий остальные равны как соответственных угла при параллельных прямых).
Значит KM:BC=AK:AB=5:6 ⇒ KM=5/6 *18=15.
Как было указано в начале LU⊥KM ⇒ S=1/2* 15*35/3=175/2=87,5
ответ: 87,5.
Площадь сечения равна .
Объяснение:
В правильной четырехугольной призме через середины двух смежных сторон основания проходит плоскость, которая образует с основанием призмы угол α и пересекает три боковых ребра. Найти площадь сечения, если сторона основания призмы А.
Построим сечение.
В основании правильной призмы лежит квадрат.Отметим середины сторон АВ и AD и поставим точки К и Е соответственно. Соединим их.
Проведем диагонали АС и BD.
КЕ ∩ АС = Н.
Построим угол с вершиной в точке Н, равный α.
НР ∩ СС₁ = М.
Строим сечение, проходящее через три точки.
Продлим КЕ до пересечения с СВ и CD и поставим точки S и N соответственно.
S ∈ BB₁C₁C; M ∈ BB₁C₁C ⇒ S и M соединяем;
SM ∩ BB₁ = X;
N ∈ DD₁C₁C; M ∈ DD₁C₁C ⇒ N и M соединяем;
NM ∩ DD₁ = T;
X ∈ AA₁B₁B; K ∈ AA₁B₁B ⇒ X и K соединяем;
T ∈ AA₁D₁D; E ∈ AA₁D₁D ⇒ T и E соединяем;
EKXMT - искомое сечение.
Сечение представляет пятиугольник, состоящий из трапеции ЕКХТ и треугольника ХМТ.
⇒ S( EKXMT) = S(ЕКХТ) + S(ХМТ)
1. Рассмотрим ΔABD - прямоугольный.
AD = AB = a (условие)
По теореме Пифагора найдем BD:
BD² = AD² + AB² = 2a²
BD = a√2
ЕК - средняя линия ΔАВD.
Средняя линия равна половине длины стороны, которую она не пересекает.⇒ - меньшее основание ЕКХТ.
2. Рассмотрим ΔНРО - прямоугольный.
∠РНО = α (условие).
Диагонали квадрата равны и точкой пересечения делятся пополам.⇒
Средняя линия треугольника делит пополам любой отрезок, соединяющий вершину треугольника с какой-либо точкой основания.⇒
Косинус угла - отношение прилежащего катета к гипотенузе.- высота ЕКХТ.
ХТ = BD = a√2 - большее основание ЕКХТ.
3. Найдем площадь трапеции.
Площадь трапеции равна произведению полусуммы оснований на высоту.4. Рассмотрим ΔНМС - прямоугольный.
НС = НО + ОС
Тогда РМ = НМ - НР
5. Найдем площадь ΔХМТ.
Площадь треугольника равна половине произведения стороны на высоту, проведенную к этой стороне.6. Теперь можем найти площадь сечения:
Площадь сечения равна .
#SPJ1