сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Дан куб ABCDA1B1C1D1. Точки K, L и M лежат со­от­вет­ствен­но на пря­мых AD, CD и DD1, причём AK  =  2, DK  =  9, CL  =  31, DL  =  20, DM  =  16, D1M  =  5. Найти пло­щадь се­че­ния куба плос­ко­стью, про­хо­дя­щей через точки K, L и M. Ответ округ­лить до целых.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

За­ме­тим, что A K плюс D K=C L минус D L=D M минус D_1 M=a (в нашем слу­чае a  =  11). От­сю­да сле­ду­ет, что K лежит на самом ребре AD дли­ной a, а точки L и M  — на про­дол­же­ни­ях со­от­вет­ству­ю­щих рёбер.

Пусть M1  — точка пе­ре­се­че­ния пря­мых MK и A1D1, a L1 и K1  — точки пе­ре­се­че­ния пря­мой LK с пря­мы­ми AB и BC со­от­вет­ствен­но. Тогда:

D_1 M_1= дробь: чис­ли­тель: D K умно­жить на D_1 M, зна­ме­на­тель: D M конец дроби , A L_1= дробь: чис­ли­тель: D L умно­жить на A K, зна­ме­на­тель: D K конец дроби мень­ше A B, C K_1= дробь: чис­ли­тель: D K умно­жить на C L, зна­ме­на­тель: D L конец дроби боль­ше B C,

 B K_1=C K_1 минус a .

Таким об­ра­зом, L1 лежит на ребре AB, а K1  — за пре­де­ла­ми куба.

Пусть N  — такая точка на пря­мой B1C1, что от­ре­зок NK1 па­рал­ле­лен MK. Тогда KM1NK1  — па­рал­ле­ло­грамм и

B_1 N=A_1 M_1 минус A K минус B K_1=A_1 D_1 минус D_1 M_1 минус A K минус B K_1,

что боль­ше 0, но мень­ше B1C1, т. е. точка N лежит внут­ри ребра B1C1. Пусть N1  — точка пе­ре­се­че­ния пря­мых NK1 и BB1. Тогда

 B N_1= дробь: чис­ли­тель: B B_1 умно­жить на B K_1, зна­ме­на­тель: B K_1 плюс B_1 N конец дроби .

Се­че­ние пред­став­ля­ет собой па­рал­ле­ло­грамм KM1NK1, от ко­то­ро­го от­ре­зан тре­уголь­ник L1K1N1, а пло­щадь се­че­ния  — раз­ность пло­ща­дей па­рал­ле­ло­грам­ма и тре­уголь­ни­ка. Так как

 дробь: чис­ли­тель: K_1 L_1, зна­ме­на­тель: K_1 K конец дроби = дробь: чис­ли­тель: A B минус A L_1, зна­ме­на­тель: A B конец дроби ,

 дробь: чис­ли­тель: K_1 N_1, зна­ме­на­тель: K_1 N конец дроби = дробь: чис­ли­тель: B K_1, зна­ме­на­тель: B K_1 плюс B_1 N конец дроби ,

тo

 дробь: чис­ли­тель: S левая круг­лая скоб­ка \triangle L_1 K_1 N_1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: S левая круг­лая скоб­ка K M_1 N K_1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка A B минус A L_1 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на B K_1, зна­ме­на­тель: 2 A B умно­жить на левая круг­лая скоб­ка B K_1 плюс B_1 N пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка A B минус A L_1 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на левая круг­лая скоб­ка C K_1 минус B C пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 A B умно­жить на левая круг­лая скоб­ка A_1 D_1 минус D_1 M_1 минус A K пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Итак, вы­чис­лив пло­щадь па­рал­ле­ло­грам­ма и умно­жив её на

 1 минус дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка a минус A L_1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка C K_1 минус a пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 a левая круг­лая скоб­ка D K минус D_1 M_1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби ,

мы по­лу­чим пло­щадь се­че­ния.

Для вы­чис­ле­ния пло­ща­ди па­рал­ле­ло­грам­ма KM1NK1 найдём ко­ор­ди­на­ты век­то­ров \veck= \overrightarrowK K_1 и \vecm=\overrightarrowK M_1 в си­сте­ме с осями X, Y, Z, на­прав­лен­ны­ми вдоль век­то­ров \overrightarrowA B, \overrightarrowA D, \overrightarrowA A_1:

k_x=a, k_y= минус a умно­жить на дробь: чис­ли­тель: DK, зна­ме­на­тель: DL конец дроби , k_z=0,

m_x=0, m_y=a умно­жить на дробь: чис­ли­тель: DK, зна­ме­на­тель: DM конец дроби , m_z=a .

Ко­ор­ди­на­ты век­тор­но­го про­из­ве­де­ния \vecp=\veck \times \vecm равны

p_x= минус a в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: DK, зна­ме­на­тель: DL конец дроби , p_y= минус a в квад­ра­те , p_z=a в квад­ра­те умно­жить на дробь: чис­ли­тель: DK, зна­ме­на­тель: DM конец дроби .

По­это­му пло­ща­ди па­рал­ле­ло­грам­ма KM1NK1 и се­че­ния равны, со­от­вет­ствен­но,

 S левая круг­лая скоб­ка K M_1 N K_1 пра­вая круг­лая скоб­ка =a в квад­ра­те ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 плюс дробь: чис­ли­тель: D K в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: D L в квад­ра­те конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: D K в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: D M в квад­ра­те конец дроби конец ар­гу­мен­та ,

S=a левая круг­лая скоб­ка a минус дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка a минус A L_1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка C K_1 минус a пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка D K минус D_1 M_1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 плюс дробь: чис­ли­тель: D K в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: D L в квад­ра­те конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: D K в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: D M в квад­ра­те конец дроби конец ар­гу­мен­та .

Ответ: 128.