Тема . Счёт площадей и объёмов
Ортогональные проекции
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела счёт площадей и объёмов
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#69311

Найдите площадь сечения правильной шестиугольной пирамиды SABCDEF  плоскостью, проходящей через вершину F  основания ABCDEF  и параллельной медиане CM  боковой грани SCD  и апофеме SN  боковой грани SAF,  если сторона основания пирамиды равна  √-
4 7,  а расстояние от вершины S  до секущей плоскости равно √-
 7.

Источники: ШВБ-2023, 11.6 (см. olymp.bmstu.ru)

Показать ответ и решение

Построим сечение пирамиды. В плоскости SCD  через точку S  проведем прямую SQ,  параллельную CM,  Q  принадлежит прямой CD.  Тогда CM  будет средней линией треугольника SQD,  следовательно, QC = CD = a,  где a  — сторона основания пирамиды.

Плоскость SNQ  содержит прямые SN  и SQ,  которые параллельны плоскости сечения, следовательно, по признаку плоскость SNQ  параллельна плоскости сечения.

PIC

Через точку F  проведем прямую FV,  параллельную NQ,  где V  принадлежит прямой CQ.  Т.к. AF ∥CD  и NQ ∥F V,  значит, NF VQ  — параллелограмм, следовательно, NF = QV.  Учитывая, что N  — середина AF,  а также V C = QC − QV =a − QV,  можем сказать, что QV = VC =a∕2.

Пусть R  — точка пересечения прямых FV  и BC.  Плоскость сечения пересекает основание пирамиды по отрезку FR.

Пусть O
 1  — точка пересечения NQ  и AD.  Заметим, что углы AO N
  1  И DO Q
  1  равны как вертикальные, а углы NAO
    1  и O DQ
 1  как накрестлежащие при параллельных прямых AF  и CD  и секущей AD.  Следовательно, треугольники AO N
  1  и DO Q
  1  подобны, поэтому

AO1-  AN-  a∕2  1
O1D = QD =  2a = 4

Т.к. ABCDEF  является правильным шестиугольником, значит, AD = 2a.  Учитывая, что AO1 :O1D =1 :4,  получаем, что AO1 = 2a∕5.  Т.к. AD ∥BC  и AF ∥ CD,  углы RCV  и O1AN  равны, аналогично, т.к. AF ∥CD  и FV ∥NQ,  углы RV C  и O1NA  равны, а также AN = VC =a∕2,  следовательно, треугольники RCV  и O1AN  равны, поэтому RC = AO1 =2a∕5.

Пусть точка Z  — точка пересечения прямых RF  и DE,  а точка T  — точка пересечения прямых BC  и DE.  Из-за того, что ABCDEF  — правильный шестиугольник, можно сделать вывод, что CT =DT = a.  Т.к. F E ∥ BC,  треугольники FZE  и RZT  подобны, поэтому

ZE-= --ZE---= FE-= --a----= 5⇒ ZE = 5a
ZT   ZE +2a   RT   2a∕5+ a   7

В плоскости SCD  через точку V  проведем прямую V K,  параллельную CM,  K  принадлежит ребру SD,  L  — точка пересечения прямой V K  с ребром SC.  CM, VK,SQ  параллельны друг другу, поэтому по теореме Фалеса имеем

                                  SK--     SK-  1
SK :KM :MD  = QV :V C :CD = 1:1 :2 ⇒ KM = 1 и KD = 3

SL   SK
LC-= KM--=1

В плоскости SDE  точка P  — точка пересечения прямых ZK  и SE.  Запишем теорему Менелая для треугольника SDE  и секущей KZ

DKKS ⋅ SPPE-⋅ EZZD-= 1

3⋅ SP-⋅ 5= 1
   PE  6

SP-= 2
PE   5

Искомое сечение - это KLRF P.  Для нахождения площади сечения используем формулу

Sсеч =-Sпр-,
     cosφ

где Sпр  — площадь проекции сечения на плоскость основания, φ  — угол между плоскостью сечения и плоскостью основания. Найдем площадь проекции сечения на плоскость основания.

PIC

Проекцией является пятиугольник TXHJR.  Площадь проекции сечения вычисляется по формуле

Sпр = SFRG +SOGH + SOHX +SOXF

     a2√3  2  1 a2√3  1  1 a2√3  1  2 a2√3   2 a2√3
Sпр = 5  − 5 ⋅2 ⋅ 4 + 2 ⋅4 ⋅ 4  +4 ⋅7 ⋅ 4  + 7 ⋅ 4

        2√ -    √ -
Sпр = 30335a⋅323= 30130-3

Обозначим расстояние от точки S  до плоскости сечения d,     √-
d=  7.  Т.к. точка L,  принадлежащая плоскости сечения является серединой SC,  расстояние от точки C  до сечения тоже равно d.  В треугольнике RCV  проведем высоту CU,  обозначим ее длину  h.  Тогда

                ∘--------
sinφ= d ⇒ cosφ =  1− (d)2
      h              h

Т.к. ABCDEF  — правильный,         ∘
∠RCV = 60 .  Тогда найдем RV  по теореме косинусов:

        2   2   2     2       √ --
RV 2 = 4a-+ a-− a = 21a-⇒ RV =--21a
       25    4   5   100         10

Используя различные формулы для нахождения площади треугольника RCV,  имеем

√--        √-
-21ah= a2 ⋅-3⇒  h= a√--
  10     5  2        7

Тогда

      ∘ ----2-
cosφ=   1− 7d2-= 3
           a    4

Окончательно имеем

      303√3     √-
S   = --10--= 202-3-
 сеч    3       5
        4
Ответ:

 202√3
  5

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!