Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела физтех
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#33674

На рёбрах AC,BC, BS,AS  правильной треугольной пирамиды SABC  с вершиной S  выбраны точки K,L,M,N  соответственно. Известно, что точки K,L,M,N  лежат в одной плоскости, причём KL = MN = 2,KN = LM = 18  . В четырёхугольнике KLMN  расположены две окружности Ω1  и Ω2  , причём окружность Ω1  касается сторон KN,KL  и LM  , а окружность Ω2  касается сторон KN,LM  и MN.  Прямые круговые конусы ℱ1  и ℱ2  с основаниями Ω1  и Ω2  соответственно расположены внутри данной пирамиды, причём вершина P  конуса ℱ1  лежит на ребре AB  , а вершина Q  конуса ℱ2  лежит на ребре CS  .

а) Найдите ∠SAB

б) Найдите длину отрезка CQ  .

Источники: Физтех-2019, 11.7, (см. olymp.mipt.ru)

Показать ответ и решение

PIC

Противоположные стороны четырёхугольника KLMN  попарно равны, так что он параллелограмм. Поскольку плоскость (KLMN  )  пересекает плоскости (ABC )  и (ABS )  по параллельным прямым KL  и MN  , эти прямые параллельны прямой пересечения этих плоскостей - то есть AB  . Аналогично, NK ∥LM ∥SC  . В правильной треугольной пирамиде скрещивающиеся рёбра перпендикулярны друг другу, поэтому SC ⊥AB  , а KLMN  − прямоугольник. Следовательно, радиусы окружностей Ω1  и Ω2  равны 1  .

Отсюда также следует, что прямоугольник KLMN  симметричен относительно плоскости α  , содержащей ребро SC  и середину AB  . Тогда и конусы ℱ1  и ℱ2  также симметричны относительно этой плоскости. Поэтому P  - середина AB  .

Обозначим через X  и Y  середины сторон KL  и MN  соответственно, а через O1  и O2− центры окружностей Ω1  и Ω2  соответственно; эти четыре точки лежат на оси симметрии прямоугольника KLMN  , параллельной KN  , а значит - в плоскости α  . Более того, XY ∥SC  , то есть треугольники PCS  и P XY  подобны.

Пусть AB = BC = CA = 2a,SA =SB = SC =ℓ,ν = a∕ℓ  . Тогда CP = a√3,SP = √ℓ2−-a2  . Поскольку XY = KN = 18  , из подобия получаем XP-= XY-
CP   CS  , т.е. X√P-= 18,XP = 18√3a-= 18ν√3-
a3   ℓ        ℓ  . Аналогично, Y-P= XY-,YP-= 18,YP = 18√-ℓ2−a2= 18√1−-ν2
 SP   CS  SP   ℓ         ℓ  . C другой стороны, так как конус ℱ −
  1 прямой, имеем PO  ⊥XY
  1  , причём XO  = 1KL = 1,Y O = XY − XO = 17
   1  2         1         1  . Отсюда 172− 12 =O Y 2− O X2 = (O Y2+ O P2)− (O X2 + O P2)=P Y2− PX2 =182(1− ν2− 3ν2)
          1     1      1     1       1     1 , или 16⋅18 =182(1− 4ν2) , откуда     1
ν = 6  . Значит,            AP-              1
∠SAB = arccosAS = arccosν = arccos6  .

Итак, ℓ= 6a  , и из подобия имеем

 2   KL   CX      XP      XY      18     3
2a = AB-= CP-= 1− CP-= 1− CS- =1− -ℓ =1− a,

откуда a= 4  и ℓ= 24  . Пусть PO1  пересекает SC  в точке H  . Тогда PH − высота треугольника SCP  , причём (поскольку XY ∥CS  )      XO
CCHS-= XY1-= 118-  . Значит, CH  = S1C8 = 43  . Поскольку O2Q⊥ XY,H1O2Q  - прямоугольник, так что HQ = O1O2 = 16  . Отсюда CQ = CH + HQ = 523-  .

Ответ:

а) ∠SAB = arccos1;
            6  б) CQ = 52-
     3

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!