На ребре AA₁ прямоугольного параллелепипеда ABCDA₁B₁C₁D₁ взята точка E так, что A₁E:EA=5:3. Точка T — середина ребра B₁C₁. [NEWLINE] а) Докажите, что сечение параллелепипеда плоскостью ETD₁ является трапецией. [NEWLINE] б) Найдите угол между плоскостью ETD₁ и плоскостью A₁B₁C₁, если известно, что AB=5, AD=7√2, AA₁=8.
[image:0:left] а) Построим сечение: [IMAGENEWLINE] 1) Соединим $D_1$ и $T$, а также $D_1$ и $E$[IMAGENEWLINE] 2) Так как плоскость проходит через параллельные грани $AA_1D_1D$ и $BB_1C_1C$, то $KT||D_1E$ и соединяем $E$ и $K$, откуда следует, что $EKTD_1$ — искомая плоскость — является трапецией по определению, чтд [image:1:left]б) Построим угол между плоскостями:[IMAGENEWLINE] Проведем $EH\perp D_1T$ и $A_1H\perp D_1T\rightarrow$ $\angle EHA_1$ — искомый угол.[IMAGENEWLINE] Так как $AA_1\perp (A_1B_1C_1D_1)$ по свойствам данной нам фигуры. Значит $\triangle EHA_1$ — прямоугольный. Следовательно, мы можем найти данный угол, используя тригонометрические соотношения. Например, $tg\alpha=\frac{EA_1}{A_1H}.$ Тогда найдем эти катеты:[IMAGENEWLINE] [IMAGENEWLINE] Пусть $AE=3x, EA_1=5x \rightarrow$[IMAGENEWLINE] $AA_1=3x+5x=8x=8 \rightarrow$ [IMAGENEWLINE] $x=1 \rightarrow EA_1=5$[IMAGENEWLINE] [IMAGENEWLINE] [image:2:left]Чтобы найти $A_1H$ нам необходимо рассмотреть нижнее основание. Здесь необходимо дополнительное построение. Продолжим $DT$ до пересечения с прямой $A_1B_1$ в точку $F$ (см. рис.).[IMAGENEWLINE] Заметим, что $A_1H$ — высота получившегося прямоугольного $\triangle FA_1D_1,$ проведённая из прямого угла. А значит:[IMAGENEWLINE] $A_1H=\frac{A_1D_1\cdot A_1F}{FD_1},$ где неизвестна $FD_1$ — гипотенуза.[IMAGENEWLINE] Заметим, что $B_1T $ — средняя линия по свойству (равна половине основания). Тогда $FA_1=10$.[IMAGENEWLINE] $FD_1=\sqrt{10^2+(7\sqrt2)^2}=$$\sqrt{100+98}=\sqrt{198}=$$3\sqrt{22}$[IMAGENEWLINE] [IMAGENEWLINE] $A_1H=\frac{7\sqrt2\cdot10}{3\sqrt{22}}=\frac{70}{3\sqrt{11}}$[IMAGENEWLINE] $tg\angle EHA_1=\frac{5}{\frac{70}{3\sqrt{11}}}=$$\frac{3\sqrt{11}}{14}$[IMAGENEWLINE] $\angle EHA_1=arctg\frac{3\sqrt{11}}{14}$[IMAGENEWLINE]
Задание 15, (№435 в банке заданий)
На ребре AA₁ прямоугольного параллелепипеда ABCDA₁B₁C₁D₁ взята точка E так, что A₁E:EA=5:3. Точка T — середина ребра B₁C₁.
а) Докажите, что сечение параллелепипеда плоскостью ETD₁ является трапецией.
б) Найдите угол между плоскостью ETD₁ и плоскостью A₁B₁C₁, если известно, что AB=5, AD=7√2, AA₁=8.

Решение:

Solution image 0
а) Построим сечение:
1) Соединим D_1 и T , а также D_1 и E
2) Так как плоскость проходит через параллельные грани AA_1D_1D и BB_1C_1C , то KT||D_1E и соединяем E и K , откуда следует, что EKTD_1 — искомая плоскость — является трапецией по определению, чтд
Solution image 1
б) Построим угол между плоскостями:
Проведем EH\perp D_1T и A_1H\perp D_1T\rightarrow \angle EHA_1 — искомый угол.
Так как AA_1\perp (A_1B_1C_1D_1) по свойствам данной нам фигуры. Значит \triangle EHA_1 — прямоугольный. Следовательно, мы можем найти данный угол, используя тригонометрические соотношения. Например, tg\alpha=\frac{EA_1}{A_1H}. Тогда найдем эти катеты:

Пусть AE=3x, EA_1=5x \rightarrow
AA_1=3x+5x=8x=8 \rightarrow
x=1 \rightarrow EA_1=5

Solution image 2
Чтобы найти A_1H нам необходимо рассмотреть нижнее основание. Здесь необходимо дополнительное построение. Продолжим DT до пересечения с прямой A_1B_1 в точку F (см. рис.).
Заметим, что A_1H — высота получившегося прямоугольного \triangle FA_1D_1, проведённая из прямого угла. А значит:
A_1H=\frac{A_1D_1\cdot A_1F}{FD_1}, где неизвестна FD_1 — гипотенуза.
Заметим, что B_1T — средняя линия по свойству (равна половине основания). Тогда FA_1=10 .
FD_1=\sqrt{10^2+(7\sqrt2)^2}= \sqrt{100+98}=\sqrt{198}= 3\sqrt{22}

A_1H=\frac{7\sqrt2\cdot10}{3\sqrt{22}}=\frac{70}{3\sqrt{11}}
tg\angle EHA_1=\frac{5}{\frac{70}{3\sqrt{11}}}= \frac{3\sqrt{11}}{14}
\angle EHA_1=arctg\frac{3\sqrt{11}}{14}

Готовитесь к ЕГЭ по математике (профиль)?
Свежие варианты, разборы и лайфхаки каждый день

Вступить в Telegram-канал

Если в решении есть ошибка или у вас есть другое, более красивое решение, напишите сюда t.me/brunoxgod или по email: playmeek@gmail.com