Условие

В правильном тетраэдре ABCD ребро равно 6. Точки M и N — середины рёбер CD и BD соответственно. а) Докажите, что прямая BC параллельна плоскости AMN. б) Найдите угол между прямыми AM и BC.

Рисунок к задаче 36, ЕГЭ задание 14
Подсказка

Найдите в плоскости AMN прямую, параллельную BC.

Длины AM и AN — высоты равносторонних треугольников; осталось применить теорему косинусов.

Показать ответ

arccos(√3/6)

Пошаговое решение
  1. а) Средняя линия

    В треугольнике BCD отрезок MN соединяет середины сторон CD и BD, значит, MN — средняя линия: MN ∥ BC и MN = BC/2 = 3.

  2. а) Признак параллельности прямой и плоскости

    Прямая BC не лежит в плоскости AMN (иначе в ней лежала бы и точка D на прямой BN, и весь тетраэдр был бы плоским), а MN — прямая этой плоскости и MN ∥ BC. По признаку параллельности прямой и плоскости BC ∥ (AMN).

  3. б) Сводим угол к плоскому

    Угол между скрещивающимися прямыми AM и BC равен углу между пересекающимися прямыми AM и MN, параллельной BC, то есть углу AMN (или смежному с ним, если AMN тупой).

  4. Решаем треугольник AMN

    AM и AN — медианы равносторонних треугольников ACD и ABD со стороной 6: AM = AN = 6·√3/2 = 3√3. Треугольник AMN равнобедренный, MN = 3. По теореме косинусов cos∠AMN = (AM² + MN² − AN²)/(2·AM·MN) = 9/(2·3√3·3) = 1/(2√3) = √3/6 > 0, угол острый.

  5. Записываем ответ

    Угол между прямыми AM и BC равен arccos(√3/6). Типичная ошибка — искать угол между AM и BC в треугольнике AMC или BMC: прямые AM и BC скрещиваются, и угол между ними не является углом ни одного из этих треугольников.

Ответ: arccos(√3/6)

Критерии оценивания (3 балла)
3
Обоснованно получены верные ответы в обоих пунктах: доказано, что BC ∥ (AMN) через среднюю линию MN ∥ BC, и обоснованно найдено угол AMN, равный arccos(√3/6).
2
Обоснованно получен верный ответ в пункте б (угол AMN, равный arccos(√3/6)), ИЛИ имеется верное доказательство пункта а и при обоснованном решении пункта б получен неверный ответ из-за арифметической ошибки (например, неверно найдена длина медианы грани AM или cos∠AMN).
1
Имеется верное доказательство пункта а (BC ∥ (AMN) через среднюю линию MN ∥ BC), ИЛИ при обоснованном решении пункта б получен неверный ответ из-за арифметической ошибки, ИЛИ обоснованно получен верный ответ в пункте б с использованием утверждения пункта а без его доказательства (угол между AM и BC сразу заменён углом AMN без ссылки на MN ∥ BC).
0
Не выполнены условия начисления баллов по этой учебной рубрике.
Реши похожую задачу с проверкойБот МатиксМат даст новую задачу №14, сразу проверит ответ и покажет, где ошибка.
Решать в Telegram