Условие

В прямоугольном параллелепипеде ABCDA₁B₁C₁D₁ AB=6, AD=4, AA₁=3. Точки M и N — середины рёбер AB и BC соответственно. Плоскость D₁MN пересекает ребро AA₁ в точке K. а) Докажите, что AK:KA₁=1:2. б) Найдите объём меньшей из частей, на которые плоскость D₁MN делит параллелепипед.

Рисунок к задаче 43, ЕГЭ задание 14
Подсказка

Продолжите отрезок MN до пересечения с прямыми DA и DC.

Часть с вершиной D — это большая треугольная пирамида с вершиной D₁ без двух маленьких угловых пирамид.

Показать ответ

25

Пошаговое решение
  1. а) Продолжаем след плоскости в основании

    Прямая MN лежит и в секущей плоскости, и в плоскости основания. Продолжим её до пересечения с прямыми DA и DC в точках P и Q. Треугольники PAM и NBM равны: AM=MB=3, углы при A и B прямые, углы при M вертикальные. Значит, PA=BN=2 и PD=PA+AD=2+4=6. Так же из равенства треугольников QCN и MBN получаем CQ=BM=3 и DQ=DC+CQ=6+3=9.

  2. а) Находим точку K

    Точки P и D₁ лежат и в секущей плоскости, и в плоскости грани AA₁D₁D, поэтому K — точка пересечения прямых PD₁ и AA₁. AK ∥ DD₁, значит, треугольники PAK и PDD₁ подобны: AK:DD₁=PA:PD=2:6=1:3. Тогда AK=3:3=1, KA₁=3−1=2 и AK:KA₁=1:2, что и требовалось доказать. Аналогично на ребре CC₁ получаем точку L, CL:CC₁=CQ:DQ=3:9, CL=1.

  3. б) Описываем часть, содержащую вершину D

    Сечение — пятиугольник D₁KMNL. Часть параллелепипеда с вершиной D получается из треугольной пирамиды D₁DPQ отбрасыванием двух угловых пирамид KAPM и LCNQ, лежащих вне параллелепипеда. Основание DPQ — прямоугольный треугольник с катетами DP=6 и DQ=9, высота DD₁=3: V(D₁DPQ)=⅓·(½·6·9)·3=27.

  4. б) Вычитаем угловые пирамиды

    У пирамиды KAPM рёбра AP=2, AM=3, AK=1 попарно перпендикулярны, V=⅙·2·3·1=1. У пирамиды LCNQ: CN=2, CQ=3, CL=1, V=1. Объём части с вершиной D: 27−1−1=25. Объём параллелепипеда 6·4·3=72, объём другой части 72−25=47.

  5. Выбираем меньшую часть

    25<47, значит, объём меньшей части равен 25. Типичная ошибка — взять объём пирамиды D₁DPQ (27), забыв, что угловые пирамиды при вершинах A и C выходят за пределы параллелепипеда.

Ответ: 25

Критерии оценивания (3 балла)
3
Обоснованно получены верные ответы в обоих пунктах: построены точки P и Q на продолжениях DA и DC (PA=2, CQ=3), из подобия треугольников PAK и PDD₁ доказано AK:KA₁=1:2; объём меньшей части найден как V(D₁DPQ)−V(KAPM)−V(LCNQ)=27−1−1, получен ответ 25.
2
Обоснованно получен верный ответ 25 в пункте б, ИЛИ имеется верное доказательство пункта а (через точку P и подобие PAK и PDD₁), а при обоснованном решении пункта б получен неверный ответ из-за арифметической ошибки (например, неверно найдены катеты DP=6 и DQ=9 или объём угловой пирамиды).
1
Имеется верное доказательство пункта а (через точку P и подобие PAK и PDD₁), ИЛИ при обоснованном решении пункта б получен неверный ответ из-за арифметической ошибки, ИЛИ ответ 25 обоснованно получен с использованием утверждения пункта а без его доказательства.
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