Тема . Стереометрия в координатах
.08 13 в координатах
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела стереометрия в координатах
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#27699

ЕГЭ — 2021 по математике. Резервная волна

В основании правильной треугольной призмы ABCA1B1C1  лежит треугольник ABC  . На прямой AA1  отмечена точка D  так, что A
  1  — середина AD  . На прямой B C
 1  1  отмечена точка E  так, что C
 1  - середина B1E  .

а) Докажите, что прямые A1B1  и DE  перпендикулярны.

б) Найдите расстояние между прямыми AB  и DE  , если AB  = 4  , а AA1 = 1  .

Показать ответ и решение

Введём прямоугольную систему координат(см. рисунок).

Точка A  - начало координат,

Ось OX  направим вдоль вектора A⃗B  ,

Ось OY  лежит в плоскости ABC  и направлена в полуплоскость с точкой C  перпендикулярно A⃗B  ,

Ось OZ  направим вдоль вектора A⃗A1  .

PIC

Пусть AB = a  , а AA1 = h  . Найдём координаты некоторых точек

    (  )
      0
    ||  ||
A = ( 0)
      0     (  )
      a
    ||  ||
B = ( 0)
      0     (    )
       a
    || a√23-||
C = (  2 )
      0      (  )
       0
     ||  ||
A1 = ( 0)
       h      (  )
       a
     ||  ||
B1 = ( 0)
       h      (    )
        a
     || a2√3||
C1 = (  2 )
        h

   (  )
     x
   ||  ||         ⃗
D :( y) = A1 + AA1
     z

     ( x)            ( 0)   (0)    (0)
     |  |            |  |   | |    | |
A⃗A1 :|( y|) = A1 − A = |( 0|) − |(0|)  = |(0|)
       z               h     0      h

   (  )   (  )   (  )   (   )
   | x|   | 0|   | 0|   | 0 |
D :|( y|) = |( 0|) + |( 0|) = |( 0 |)
     z      h      h      2h

   (  )                 (  a )   (   a)   (     )
   | x|                 |  2√-|   | −√2|   |  0√ -|
E :|( y|) = C1 + 12 ⋅B1⃗C1 = |( a23|) + |( a23|) = |( a 3|)
     z                     h        0        h

a) Докажем перпендикулярность прямых через перпендикулярность их направляющих векторв.   ⃗     ⃗       ⃗    ⃗
A1B1 ⊥ DE  ⇔ (A1B1, DE ) = 0

      (  )                  ( )        (  )   (  )
      | x|                  |a|        | 0|   | a|
A1⃗B1 :| y| = B1 − A1 = B1 = |0| − A1 = | 0| = | 0|
      (  )                  ( )        (  )   (  )
        z                    h           h      0

     (  )           (    )   (   )   (    )
       x               0       0        0
D⃗E  :|| y|| = E − D = ||a√3-|| − || 0 || = || a√3||
     (  )           (    )   (   )   (    )
       z               h       2h      − h

            (  )   (    )
              a       0
(A⃗1B1,D⃗E ) = || 0|| × || a√3|| = 0     ■
            (  )   (    )
              0      − h

б) Из условия AB = 4  , AA1 = 1  следует, что a = 4,h = 1  .

Способ 1.

Найти расстояние между скрещивающимися прямыми то же самое , что и найти расстояние от любой точки на одной прямой до плоскости, проходящей, через вторую прямую, параллельной первой.

Пусть alpha  — плоскость, проходящая через DE  параллельно AB  . Тогда если провести DK  ∥ AB  (вдоль направления оси Ox  ) и DK  = AB  , то K  ∈ α.  Найдём координаты точки               (   )   ( )
                a      4
K = D + A⃗B  = || 0 || = ||0||
              (   )   ( )
                2h      2

Найдём уравнение плоскости α  :

(|
||{K  : 4A + 2C + D = 0
 D  : 2C + D = 0
|||(      √ -
 E :  4  3B +C + D = 0

Из первого и второго уравнения следует, что A = 0.  Пусть C = 1  , тогда D = − 2  из второго уравнения. Из третьего уравнения      1
B = -√--
    4  3  . Домножим все коэффициенты уравнения на  √-
4 3  и получим плоскость α  с уравнением      √-    √ -
y + 4 3z − 8 3 = 0  . Вектор нормали       √ -
⃗n(0;1;4  3)  , его длина равна      √ ------
|⃗n| =  1+ 48 = 7.  Найдём расстояние от точки     A  до плоскости α  :

        |Ax0 + By0 + Cz0 + D|  8√3
ρ(A; α) =--------------------=  ---.
                 |⃗n|            7

Способ 2.

Параметрически зададим уравнение прямой AB  через начальную точку и направляющий вектор прямой.

     ( )               (  )      ( )
      x                  0        4
AB  :||y||  = A+ α ⋅A⃗B = || 0|| + α ⋅||0|| ,      α ∈ ℝ
     ( )               (  )      ( )
      z                  0        0

Параметрически зададим уравнение прямой DE  через начальную точку и направляющий вектор прямой.

     (  )               (  )     (    )
       x                  0         0
DE  :|| y|| = D + β ⋅D⃗E = || 0|| + β ⋅|| 4√3|| ,     β ∈ ℝ
     (  )               (  )     (    )
       z                  2        − 1

Найдем расстояние между скрещивающимися прямыми(см. базовая задача №7 из методички), получим ответ.

             √ -
ρ(AB, DE ) = 8-3
              7

Ответ:

 √-
873

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!