Краевое государственное автономное
профессиональное образовательное учреждение
«Губернаторский авиастроительный колледж г.
Комсомольска-на-Амуре
(Межрегиональный центр компетенций)»
Рабочая тетрадь по БД.04 Математика раздел «Стереометрия»
для студентов 1 курса всех специальностей
Выполнил студент группы____________
__________________________________
ФИ
г. Комсомольск-на-Амуре, 2019
Автор: Ж.В. Бугаева, преподаватель математики первой
квалификационной категории. Рабочая тетрадь по БД.04 Математика
раздел «Стереометрия»
Рабочая тетрадь направлена на формирование у обучающихся базовых
понятий по данным разделам и совокупности умений оперировать ими.
Предлагаемые в ней задания соответствуют стандарту математического
образования.
Тетрадь содержит задания, проверяющие знание формулировок и
понимание смысла определений, теорем, свойств, признаков по разделу
«Стереометрия». Эти задания носят либо тестовый характер, либо
предлагают вставить пропущенные ключевые слова в утверждение, чтобы
оно было верным, закончить формулировку определения или ответить на
вопросы, уточняющие некоторые детали в содержании того или иного
факта. Многие задания дополняются пожеланиями проиллюстрировать и
пояснить ответ.
Данная тетрадь может быть использована для аудиторной и
внеаудиторной самостоятельной работы.
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Прямые и плоскости в пространстве.
1. Аксиомы стереометрии
2. Взаимное расположение двух прямых в пространстве. Признак
параллельности двух прямых.
3. Признак скрещивающихся прямых.
4. Взаимное расположение двух плоскостей. Признак параллельности
двух плоскостей.
5. Перпендикулярность прямой и плоскости. Признак
перпендикулярности прямой и плоскости.
6. Перпендикуляр и наклонная. Теорема о трех
перпендикулярах.
7. Угол между прямой и плоскостью.
8. Двугранный угол. Угол между плоскостями. Перпендикулярность
двух плоскостей.
Геометрические тела и поверхности.
1.Тело и его поверхность. Многогранники. Призма. Параллелепипед
и его свойства.
2. Пирамида. Усеченная пирамида.
3. Правильные многогранники.
4. Поверхность тел вращения. Цилиндр.
5. Конус. Усеченный конус.
6. Шар и сфера.
Прямые и плоскости в пространстве.
1.Аксиомы стереометрии.
А1. Через любые три точки,
________________________________________________________, проходит
плоскость, и притом _________________________.
А2. Если две точки прямой лежат в плоскости,
то______________________________________ лежат в этой
плоскости.
А3. Если две плоскости имеют общую точку, то они имеют
_____________________________, на которой лежат
________________________________________ этих плоскостей.
А1 А3
А2
Вопрос. Три точки лежат в каждой из двух различных плоскостей.
Можно ли утверждать, что эти точки лежат на одной прямой?
Ответ. Да. Так как каждая точка принадлежит обеим плоскостям, то
эти плоскости по аксиоме ______ имеют
__________________________________.
Tеорема 1. Через прямую и __________________________________
точку проходит плоскость, и притом ___________________________.
Дано: прямая a, М .
Доказать:
а) через прямую а и точку M проходит плоскость;
б) такая плоскость единственная.
Доказательство.
а) Пусть . Точки _________________ не лежат на одной прямой,
поэтому через эти точки по________________________ проходит
некоторая плоскость α. Так как , то прямая а лежит в плоскости
α_______. Итак, плоскость α проходит через точку ______ и
_______.
б) Допустим, что через прямую а и точку M проходит еще одна
плоскость β. Тогда точки _________ будут лежать и__________________
. Следовательно, по ________________ плоскости α и β
__________________ . Таким образом, через точку _______ и ______
проходит_________________ плоскость. Теорема доказана.
Теорема 2. Через две ________________________ прямые проходит
плоскость, и притом _____________________ .
Дано: прямые a и b, .
Доказать:
а) через прямые a и b проходит плоскость;
б) такая плоскость единственная.
Доказательство.
а) Пусть , причем H и M - ____________________ точки, тогда по
___________________ через прямую a и точку H проходит плоскость .
Так как две точки ____ и ____ прямой b лежат в плоскости α, то по
_______________ прямая b ___________________. Итак, через прямые a
и b проходит ______________________.
б) Допустим, что через прямые a и b проходит еще одна
______________ β. Тогда точка ______ и _______________ лежат в этой
плоскости, поэтому, согласно ___________________ , плоскости α и β
_______________ . Таким образом, через пересекающиеся прямые ____ и
____ проходит ____________ плоскость. Теорема доказана.
Задачи:
№1. На рисунке изображен куб. Назовите:
а) плоскости, в которых лежат прямые NE, MN, TP, PM;
б) точки пересечения прямой MN с плоскостью DCC1, прямой СЕ с
плоскостью ABD, прямой РМ с плоскостью ВСС1;
в) прямые, по которым пересекаются плоскости АBС и В1C1N, AlBlCl
и CDE;
г) точки пересечения прямых АР и ЕС1, DE и B1C1, AT и A1D1.
Ответ.
а) Прямая NE лежит в плоскости DСС1, прямая MN лежит в плоскости
_______, прямая TP лежит в плоскости _______ прямая РМ лежит в
плоскости ________.
б) прямая MN пересекает плоскость DCC1 в точке ______, прямая СЕ
пересекает плоскость ABD в точке ______, прямая РМ пересекает
плоскость ВCC1 в точке _____.
в) плоскости AВС и В1C1N1 пересекаются по прямой _____,
плоскости А1В1C1 и CDE пересекаются по прямой _____.
г) прямые АР и EC1 пересекаются в точке ______, прямые DE и В1С1
пересекаются в точке _____, прямые AT и A1D1 пересекаются в точке
______.
№2. Две смежные вершины и точка пересечения диагоналей
параллелограмма лежат в плоскости . Лежат ли две другие вершины
параллелограмма в плоскости ? Ответ обоснуйте (задача 9
учебника).
Решение. Пусть смежные вершины В и C и точка О пересечения
диагоналей параллелограмма ABCD лежат в плоскости . Тогда по
аксиоме ______ прямые ______ и ______ лежат в плоскости , и так как
, то точки __________________________________________ .
Ответ. ______
№3. Точки M, N, P и Q не лежат в одной плоскости. Могут ли
прямые MQ и NP пересекаться?
Ответ. ______. Если бы прямые MQ и NP пересекались, то, согласно
____________, эти прямые лежали бы в _______ плоскости, а поэтому
точки _______________ также лежали бы в этой плоскости, что
противоречит _____________.
2.Взаимное расположение двух прямых в пространстве. Признак
параллельности двух прямых.
Лемма. Если одна из двух __________________________ прямых
пересекает данную плоскость, то и
_______________________________________ эту плоскость.
Дано: - точка пересечения прямой a и плоскости .
Доказать: прямая b __________________________
Доказательство: Пусть – плоскость, в которой лежат параллельные
прямые a и b. Так как , то __________________________ плоскости и
пересекаются по некоторой прямой p, проходящей через
___________________. Таким образом, в плоскости прямая p пересекает
прямую a в точке ______ , а потому она __________________ и
параллельную ей ____________ в некоторой точке N, причем точка ,
так как _________ . Итак, N – общая точка прямой ____ и плоскости
____. Других общих точек с плоскостью прямая b не имеет.
Действительно, если предположить, что прямая b
______________________________________ еще одну
_______________________, то, согласно _____________________, прямая
b будет целиком лежать в __________________ _, а значит, будет
общей прямой _________________________ и потому совпадает
_____________. Но это невозможно, так как по условию , а прямые a и
p ____________________________. Лемма доказана.
Теорема (о трех параллельных прямых). Если две прямые
параллельны третьей, то они ____________________________.
Дано: .
Доказать: _______
Доказательство. Нужно доказать, что прямые a и b:
1) Лежат в одной _____________________.
2) Не _______________________________.
1) Пусть K – какая-нибудь точка на прямой b. Плоскость,
проходящую через прямую a и точку K, обозначим буквой . Прямая b
лежит в плоскости , то, согласно лемме
________________________________________________
___________________________________, прямая c также будет
пересекать плоскость . Но , поэтому и прямая a будет
_____________________________________________, что невозможно, так
как прямая a лежит в _________________________. Итак, прямые a и b
лежат в одной плоскости.
2) Прямые a и b не пересекаются, так как в противном случае
через точку их пересечения проходили бы
___________________________________, параллельные _______________,
что невозможно. Итак, . Теорема доказана.
Задачи:
№4. Точка D не лежит в плоскости ABC, точки E, F, G, K –
середины отрезков AD, DC, BC и AB.
а) Докажите, что точки E, F, G, K лежат в одной плоскости.
б) Найдите периметр четырехугольника EFGK, если AC = 18 см, BD =
24 см.
Решение. а) EF – средняя линия треугольника __________, поэтому
_____ и EF = ______; KG – средняя _________________________ и
потому _______________.
Следовательно, _____, т.е. точки E, F, G, K лежат на
параллельных прямых, а значит, лежат в одной
__________________.
б) Четырехугольник EFGK – параллелограмм, так как
________________________, причем EF = ____________, EK =
_______________, а потому ____________________________.
Ответ. б) ____________
№5. Сторона AB треугольника ABC лежит в плоскости , а вершина ,
точки M и N – середины сторон AC и BC. Докажите, что прямая .
Доказательство. Так как MN – средняя линия ________________, то
, а потому, согласно _________________________________, .
№6. Сторона AC треугольника ABC параллельна плоскости , а
стороны AB и BC пересекаются с этой плоскостью в точках M и N.
Докажите что треугольники ABC и MBN подобны (задача 26
учебника).
Доказательство. На рисунке плоскость ABC проходит через прямую
________, параллельную плоскости , и пересекает ее по
________________, следовательно, __________, а потому
___________.
3.Признак скрещивающихся прямых.
Теорема (признак скрещивающихся прямых). Если одна из двух
прямых лежит в некоторой плоскости, а другая прямая
_____________________________, в точке, _________
____________________________________, то эти прямые
скрещивающиеся.
Дано: прямая AB лежит в плоскости , прямая CD пересекает
плоскость , .
Доказать: прямые AB и СВ - _______________________________
Доказательство. Допустим, что прямые AB и CD не
____________________. Тогда они будут лежать в некоторой
________________ β. Так как в этой плоскости будут лежать прямая AB
и C, то плоскость β совпадает с ________________________, а значит,
прямая CD _______________
__________________________________________, что противоречит
_______________________ . Теорема доказана.
Задачи:
№7. На рисунке изображен куб. Докажите, что прямые:
а) AA1 и B1C1;
б) A1D1 и DC;
в) AC и BD1 -
являются скрещивающимися.
Доказательство.
А) Прямая B1C1 лежит в плоскости B1C1D1, а прямая AA1 пересекает
эту плоскость __________________ , причем так как
________________________ , поэтому, согласно
____________________________________, прямые AA1 и являются
_________________________________.
б)
________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
в)
________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
№8. Прямые MN и PQ скрещивающиеся. Докажите, что прямые MQ и NP
также скрещивающиеся.
Доказательство. Допустим, что прямые MQ и NP не ______
______________________________. Тогда они лежат в некоторой
плоскости β. Так как , то, согласно ____________________, прямые
___________ также будут ______________________ . Но это
противоречит условию. Значит, прямые MQ и NP _____________________
.
4.Взаимное расположение двух плоскостей. Признак параллельности
двух плоскостей.
Теорема (признак параллельности двух плоскостей). Если две
пересекающиеся прямые одной плоскости
_____________________________________________ двум прямым другой
плоскости, то эти плоскости __________________________.
Дано:
.
Доказать: .
Доказательство. Заметим, что по признаку _______
__________________________________________. Теперь допусти, что
плоскости α и β не __________________________, а пересекаются по
___________________________________ c. Тогда плоскость α проходит
через прямую a, параллельную плоскости _______ , и пересекает
плоскость β по прямой c. Следовательно, . Но плоскость α проходит и
____________
_________________________________________________________________________________
, следовательно, . Таким образом, через точку M проходят две прямые
________ , параллельные прямой _____ . Но это невозможно, так как
по ______________________________ _______________________________
через точку M ______________________________________
____________________________ . Значит, наше допущение неверно и .
Теорема доказана.
Задачи:
№9. Две стороны треугольника параллельны плоскости α. Докажите,
что и третья сторона параллельна плоскости α (задача 52
учебника).
Доказательство. Пусть стороны AB и АС треугольника ABC
параллельны плоскости α. Докажем, что и третья сторона ВС
параллельна плоскости α. Так как АВ ║ α, то, в плоскости α
существует некоторая прямая А1В1 ║АВ. Аналогично существует прямая
А1С1 плоскости α, параллельная прямой AC. Итак, две пересекающиеся
прямые АВ и АС плоскости ABC параллельны двум прямым А1В1 и А1С1
плоскости α, следовательно, _______________________________________
_______________________________________, эти плоскости
____________________________ , а потому прямая BC
__________________________ плоскости α.
№10.
Точка F не лежит в плоскости треугольника MNP, точки E, K и T
лежат на отрезках FM, FN и FP, причем .
а) Докажите, что плоскости EKT и MNP параллельны.
б) Найдите площадь треугольника MNP, если площадь треугольника
EKT равна 36 см2.
Решение.
а) _______, так как _______________________________________,
поэтому EK║_______ и EK = ___________. Аналогично ________, так как
_______________________________________________, поэтому KT ║
_______ и KT = ____________
Итак, пересекающиеся прямые EK и KT плоскости EKT соответственно
____________________
________________________________________________ плоскости MNP,
следовательно, эти плоскости
________________________________________
б) ___________, так как
_______________________________________________________
_________________________________, и коэффициент подобия k равен
_______. Поэтому _________ =_________, откуда ______________ =
________________
Ответ. б) ____________
№11. На рисунке параллельные плоскости α и β пересечены прямыми
MN и MF, P1, P2 и Q1, Q2 – точки пересечения прямых с плоскостями α
и β. Найдите P1P2, если MP1:MQ1=3:4 и Q1Q2 =72 см.
Решение. 1) Пересекающиеся прямые MN и MF задают некоторую
________________ . P1 и P2 – общие точки плоскостей α и , поэтому
прямая P1P2 - _______________________________, поэтому прямая Q1Q2
- __________________
Итак, параллельные плоскости α и β пересечены плоскостью ,
поэтому, согласно _________
________________________________________________, линии их
пересечения ______________ ________________, т.е. P1P2║
______________
2)__________, так как ______________, следовательно, _______,
_____________ = ______________
Ответ. __________
5.Перпендикулярность прямой и плоскости. Признак
перпендикулярности прямой и плоскости.
Теорема (признак перпендикулярности прямой и плоскости):
Если прямая перпендикулярна к двум _________________________
прямым, ________________________
__________________________________________, то она
________________________________
__________________________________
Дано: прямые p и q лежат в плоскости α и пересекаются в точке O
(рис. а).
Доказать: .
Доказательство. Для доказательства перпендикулярности прямой a и
плоскости α надо доказать, что , где m -
__________________________________________________________
Рассмотрим два случая.
1)Пусть , прямая n пересекает прямые p, q и l в точках P, Q, L,
OA = OB (рис.б). Так как прямые p и q – серединные
__________________________________________
____________________________, то AP = __________ и AQ = _________,
и, следовательно, по ____________________________________. Поэтому
____________. Далее по
____________________________________________________________
________________________________________________________________________,
поэтому AL= ______, а это означает, что
___________________________________ и его медиана LO является
__________________, т.е. или ____. Так как и , то по лемме
_________________________________________________________________________________
______. Таким образом, прямая a перпендикулярна к любой прямой
плоскости α, а это означает, что ____________
2)Пусть (рис.в). Проведем . Тогда по лемме _________
_________________________________________________________________________________
__________________________________________ и, следовательно,
согласно _________ _________________________________. Итак, одна из
параллельных прямых a и a1 перпендикулярна
____________________________, поэтому и вторая прямая
_______________ _________________________________________________,
т.е. _______. Теорема доказана.
№12. Через точку O пересечения диагоналей ромба ABCD проведена
прямая OM, перпендикулярная к плоскости ромба, причем OM = 6 см, AC
= 16 см, BD = см. Найдите:
а) расстояние от точки M до вершин ромба;
б) расстояние от точки M до стороны DC.
Решение. а) Четырехугольник ABCD – ромб, а отрезки AC и BD – его
диагонали, пересекающиеся в точке O, поэтому OA = _____, OB =
_____. Так как , то ____ и _____. В треугольниках AMC и BMD медиана
MO является и _______________, поэтому эти треугольники
__________________________, т.е.
____________________________________. Из прямоугольного
треугольника AOM с катетами 6 см и 8 см имеем: MA = _______. Из
прямоугольного треугольника BOM находим: MB =
________________________ см.
Итак, MA = MC = ________, MB = MD = ________
б) В треугольнике DMC проведем и рассмотрим плоскость MOP.
Прямая DC перпендикулярна к двум пересекающимся прямым _______ и
_______ этой плоскости, следовательно, по
_________________________________________________________________
________________ _________, а потому перпендикулярна к любой
прямой, лежащей в этой плоскости, в частности . прямоугольный, так
как ______________________, OP – его высота, поэтому
_______________ = _______________
Ответ. а) _______________; б) ______________
№13. На рисунке . Докажите, что линия пересечения плоскостей AFC
и BMC параллельна прямым AF и BM.
Доказательство. Так как , то AF║________, и, следовательно,
AF║BMC по _______________________________________ _________________
. Плоскость AFC проходит через прямую AF, параллельную плоскости
________, и пересекает эту плоскость. Следовательно, линия
пересечения плоскостей _______________ параллельна прямой _______.
А так как AF║BM, то по ___________________________________
___________________________ прямая BM также параллельна
_______________________________________________________
____________________.
№14. Четырехугольник ABCD – квадрат, O – точка пересечения его
диагоналей, . Докажите, что:
а) ;
б) .
Доказательство. Четырехугольник ABCD – квадрат, поэтому
________. По условию , следовательно, ________ и ________
а) Рассмотрим плоскость AMC. Прямая BD перпендикулярна к двум
пересекающимся прямым ________________ этой плоскости,
следовательно по ____________________________
________________________________________________ BD_______, а
потому прямая BD перпендикулярна к любой прямой, лежащей в этой
плоскости, в частности BD______ и BD_____
б) Рассмотрим плоскость BMD.
___________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
№15. В тетраэдре MABC AB = AC, MB = MC. Докажите, что .
Доказательство. По условию треугольники BAC и BMC -
_______________________ с общим ___________________________,
поэтому их медианы AH и MH, проведенные к _____________
__________________, являются ________________________, т.е. ______
и _____________
Рассмотрим плоскость AMH. Так как ______, то по
_________________________________________________ ______________ ,
а потому прямая BC перпендикулярна к любой
_______________________________________________ _______, в
частности _______
№16. Дан куб ABCDA1B1C1D1. Докажите, что диагональ куба B1D
перпендикулярна к диагонали AC его основания.
Доказательство. Так как грани AA1B1B и BB1C1C – квадраты, то .
Следовательно, по
______________________________________________________. Рассмотрим
плоскость . Поскольку , так как _______________________________, и
, так как _______________________, то __________ по
_____________________________________________________
__________________________, а потому _____________
6.Перпендикуляр и наклонная. Теорема о трех перпендикулярах.
№17. Концы отрезка отстоят от плоскости α на расстояниях 1 см и
4 см. Найдите расстояние от середины отрезка до плоскости α (задача
142 учебника).
Решение. Рассмотрим два случая:
1) концы отрезка находятся по одну сторону от плоскости α;
2) концы отрезка находятся по разные стороны от плоскости α.
1) Пусть отрезок AB расположен по одну сторону от плоскости α
(см.рис.a), см, см. Так как и , то ______, и поэтому
четырехугольник A1ABB1 - ____________. Проведем в ней среднюю линию
PP1, тогда PP1║_______, PP1║_______, и так как , то и PP1 _______.
Следовательно, длина отрезка PP1 и есть искомое расстояние от
середины отрезка AB до плоскости α, ____________________ =
____________________=________ см.
2) Пусть концы отрезка AB расположены по разные стороны от
плоскости α (см.рис.б) и пусть AA1 и BB1 – перпендикулярны к
плоскости α, см, см. Так как и , то ______, и прямые AA1, BB1, A1B1
лежат в одной ____________________. Проведем через точку P –
середину отрезка AB – прямую, параллельную B1B. Тогда по _____
_____________________________________________ точки P1 и F
пересечения этой прямой с прямыми A1B1 и A1B будут серединами
отрезков ________ и _________, а отрезки P1F и PF – средними
_______________________________________________________________________.
P1P = P1F - ________ = ____________________=________ см.
Ответ. _________ см или ________ см.
№18. Расстояние от точки M до каждой вершин правильного
треугольника ABC равно 4 см. Найдите расстояние от точки M до
плоскости ABC, если AB = 6 см (задача 143 учебника).
Решение. Пусть MO – перпендикуляр к плоскости ABC, тогда
расстояние от точки M до плоскости α равно ______. Так как , то
______, _____. =_______________=_______________ по _____________
_____________________________________________________
_____________________________________________________
___________________________________________________ ____
_________________________________, следовательно, OA = OB = OC,
т.е. точка O равноудалена от ______________________________
___________________ и, значит, является центром этого треугольника.
Поэтому AO = ________ = ____________________= ____________(см), и
из прямоугольного треугольника AMO находим: MO = _______________ =
_______________(см) = ______ см.
Ответ. ______ см.
№19. Через вершину A прямоугольного треугольника ABC с прямым
углом C проведена прямая AD, перпендикулярная к плоскости
треугольника. Докажите, что треугольник CBD прямоугольный (задача
145 а учебника).
Доказательство. Из точки D к плоскости ABC проведены
перпендикуляр _____ и наклонная ______. Прямая BC лежит в плоскости
ABC и перпендикулярна к проекции ______ наклонной ______ на эту
плоскость, поэтому, согласно
______________________________________________________________, ,
т.е. треугольник CBD ____________________________________
№20. Дан параллелепипед ABCDA1B1C1D1 основанием которого
является ромб ABCD, а боковое ребро перпендикулярно к плоскости
основания. Докажите, что диагональ B1D параллелепипеда
перпендикулярна к диагонали AC его основания.
Доказательство. _______________________, диагональ AC лежит в
плоскости ABC, , так как
_________________________________________________
__________________________________. Следовательно, согласно теореме
___________________________, _________
7.Угол между прямой и плоскостью.
№21. Из точки M к плоскости α проведены перпендикуляр MO и две
наклонные MA и MB, которые образуют со своими проекциями на эту
плоскость угол между наклонными равен 900.
Найдите расстояние между основаниями наклонных, если проекция
наклонной MA равна см.
Решение. , поэтому _______ и _______. прямоугольный и
равнобедренный: ______, ____=______, AO = ______, следовательно, MO
= _____, AM = _______. прямоугольный: _____, ____, MO = ____,
поэтому MB=2___= ____ см.
прямоугольный: _______, AM = ________, BM = ________, поэтому AB
= _________________ = ______________= ________ см.
Ответ. ________ см.
№22. Через точку A, удаленную от плоскости α на расстояние см,
проведена прямая, пересекающая плоскость α в точке B. Найдите угол
между прямой AB и плоскостью α, если AB = 2 см.
Решение. Пусть отрезок AO – перпендикуляр к плоскости α. Тогда
AO = ____________, прямая OB – проекция ____________
________________________, а угол между прямой AB и плоскостью α
равен ________. Из прямоугольного треугольника AOB находим:
________=________, следовательно, ________
Ответ. ________
№23. В прямоугольном треугольнике ABC см. Точка P не лежит в
плоскости ABC и удалена от каждой вершины треугольника на
расстояние см. Найдите угол между прямой PC и плоскостью ABC.
Решение. Пусть PO – перпендикуляр к плоскости ABC. Поскольку
отрезки PA, PB, PC – равные наклонные, проведенные из
_______________ к _________________________________, то их проекции
тоже ____________, т.е. OA = _________=_________, а потому точка O
– центр окружности,
______________________________________________________________________.
Следовательно, точка O – середина ________________________. Так как
AB = ____________, то ______=______ см.
Искомый угол между прямой ______ и плоскостью ______ есть угол
между ________________________________
___________________________________, т.е.________. прямоугольный,
так как _____________________, PC = ____________, CO = __________
см, поэтому ________ = __________ = _________. Отсюда получаем, что
______
Ответ. ______
8.Двугранный угол. Угол между плоскостями. Перпендикулярность
двух плоскостей.
№24. К плоскости равнобедренного прямоугольного треугольника ABC
с гипотенузой см проведен перпендикуляр DC, равный 18 см. Найдите
угол между плоскостями DAB и CAB.
Решение. Треугольники ABC и ADB равнобедренные:
_______________________, а в DA = _______, так как эти стороны -
______________________________ _____________
__________________________. Поэтому медианы CF и DF этих
треугольников, проведенные из вершин C и D к общему основанию
________, являются __________________, и, следовательно, - линейный
угол _____________________________________________, а значит, угол
между плоскостями DAB и CAB равен ______. прямоугольный, DC=_____,
______=______ см и поэтому ______ = ______ = ______, откуда
____
Ответ. ______
№25. Катет AC прямоугольного треугольника ABC с прямым углом C
лежит в плоскости α, а угол между плоскостями α и ABC равен 600.
Найдите расстояние от точки B до плоскости α, если AC = 5 см, AB =
13 см (задача 172 учебника).
Решение. Проведем перпендикуляр BO к плоскости α. Отрезок BC –
наклонная к _________ ________________________, отрезок OC –
проекция наклонной ______ на __________________, а прямая AC,
лежащая в плоскости α, перпендикулярна к наклонной BC.
Следовательно, согласно _____________
________________________________________________ _____________, .
Таким образом, - линейный угол двугранного угла между плоскостями α
и ABC, и, значит, ________
прямоугольный: ______, AC = ________, AB = _________, поэтому BC
= _________
прямоугольный: ______, ______, BC = _________, следовательно BO
= _____________ см = ____________ см = ______ см.
Ответ. ______ см.
№26. Через сторону AD ромба ABCD проведена плоскость ADM так,
что двугранный угол BADM равен 600. Найдите сторону ромба, если и
расстояние от точки B до плоскости ADM равно (задача 176
учебника).
Решение. Проведем перпендикуляр BP к плоскости ADM. Искомое
расстояние от точки B до плоскости ADM равно BP. Проведем высоту
ромба BE . Тогда получим, что из точки B к плоскости ADM проведены
перпендикуляр ______ и наклонная ______
Следовательно, отрезок PE – проекция _________________
__________ на ________________
Прямая AD, лежащая в плоскости ADM, перпендикулярна к наклонной
BE, а потому, согласно _____________________
_____________________________________________________, ______, и -
линейный угол ________________________________________________,
т.е. ________
прямоугольный, так как _______________________________, причем
_____ , BP = _________, поэтому BE = _________________________ =
_________________ = _________
прямоугольный: _______, ______, BE = __________, следовательно,
AB = ________________ = __________
Ответ. ____________
№27. Найдите измерения прямоугольного параллелепипеда
ABCDA1B1C1D1 если его диагональ ВD1 =24 см и составляет с
плоскостью грани DAA1, угол в 450 , а с ребром DD1, — угол в 600
.
Решение. Все грани прямоугольного параллелепипеда —
____________________, поэтому BA _______ , ВА ______, и,
следовательно, BA DAA1. Прямая BD1 пересекает плоскость DAA1 в
точке ________ , а прямая AD1 — проекция____ на эту плоскость,
поэтому =____. Из прямоугольного треугольника , в котором
_________, D1B = __________ и ______, находим: AB = AD1 =
_______=________ см. Из прямоугольного треугольника BD1D, в котором
_______, BD1= ____, =___ по условию, получаем ______= ______ см. Из
треугольника AD1D, в котором ______, AD1=__________, DD1=______,
находим: AD = ______ см.
Ответ. _______________
Геометрические тела и поверхности.
1.Тело и его поверхность. Многогранники. Призма. Параллелепипед
и его свойства.
№28. Сколько граней, ребер, вершин и диагоналей у каждого из
изображенных на рисунке многогранников?
Решение.
а)Тетраэдр DABC составлен из ___________ граней. Он имеет
___________ ребер и _______ вершины. Диагональю многогранника
называется ______________, соединяющий две _______ _______, не
принадлежащие _____________________. У тетраэдра любые две вершины
_______ _____________________ одной грани, следовательно, у него
______________ диагоналей.
б) ________________________________ ABCDA1B1C1D1 составлен из
____________ граней. Он имеет __________ ребер, _______ вершин и
_______ диагонали (AC1, _________________).
в) __________________________ NABCDS имеет
___________________________________ _____________ и _____________
диагонали (AC, ________________ ).
№29. Заполните пропуски в предположении:
В выпуклом многограннике сумма всех __________________ углов при
__________________ его вершине __________________ 3600.
№30. Какой из данных многогранников является призмой?
Решение. а) Грани ABCD и A1B1C1D1 многогранника
____________________________ равны и расположены в параллельных
______________________________. Остальные ________ грани –
параллелограммы. Следовательно, __________________________
ABCDA1B1C1D1 __________ ____________ призмой.
б) Грань KK1M1M многогранника ________________________ не
является _______________ ________________________. Следовательно,
этот многогранник _________________________ призмой.
в) У многогранника ABCD нет граней, расположенных в
______________________________ плоскостях. Следовательно, этот
многогранник _________________________________ призмой.
г) Грани ABC и A1B1C1 ________________________ ABCA1B1C1 –
равные ________________, расположенные в ________________________
плоскостях. Остальные ________ грани являются
________________________________________. Следовательно,
многогранник ABCA1B1C1 _____ _______________________________
призмой.
№31. Высота призмы равна 5 см. Чему равно расстояние между
плоскостями оснований призмы?
Решение. Основания призмы расположены в
_____________________________ плоскостях, а расстоянием между
параллельными плоскостями называется ____________________ от
произвольной _____________________ одной из параллельных
___________________ до другой плоскости.
Расстоянием от данной точки до плоскости называется длина
____________________, проведенного из этой ____________ к данной
_________________
Поскольку высота призмы называется ______________________,
проведенный из какой-нибудь точки одного _______________________ к
плоскости другого _________________, то длина высоты и есть искомое
_________________________ между плоскостями оснований
________________
Ответ. ____ см.
№32.
Докажите, что все боковые грани прямой призмы являются
прямоугольниками.
Доказательство.
1) Прямой призмой называется ____________ , боковые ребра
которой ______________ к основаниям. Но если прямая перпендикулярна
к плоскости, то по определению она _____________ к любой прямой,
лежащей в этой _________________. Следовательно, боковые ребра
прямой призмы ________________________________ к сторонам
основания.
2)Каждая боковая грань призмы является
_________________________,
а параллелограмм, смежные стороны которого взаимно
перпендикулярны, является ____________________. Следовательно, все
боковые грани прямой призмы — ____, чтои требовалось доказать.
№33.
№34. Диагональ AC основания прямой призмы ABCDA1B1C1D1 равна 6
см, а высота призмы равна см. Найдите угол наклона диагонали A1C к
плоскости основания.
Решение. 1) Из определения прямой призмы следует, что ее боковое
ребро ______________ _______________________ к плоскости
_______________________ и равно высоте __________, т.е. AA1 =
см.
2)Поскольку прямая AA1 ____________________________ к плоскости
ABC, то прямая AC является ____________________ прямой A1C на
плоскость ABC, и, следовательно, угол наклона ________________ A1C
к плоскости ABC равен углу ___________
3)Поскольку прямая AA1 ________________________ к плоскости ABC,
то AA1________ AC (по определению прямой,
___________________________ к плоскости). Из прямоугольного
треугольника A1AC получаем: _________=_________:________=_______.
Следовательно, __________
Ответ. __________
2.Пирамида. Усеченная пирамида.
№35. Основание пирамиды – прямоугольник ABCD, AB = 18 м, BC = 10
м, высота пирамиды проходит через точку пересечения диагоналей
основания и равна 12 м. Найдите площадь полной поверхности
пирамиды.
Решение. 1) Площадь полной поверхности пирамиды вычисляется по
формуле __________+__________. Так как основание пирамиды -
_________________________ со сторонами 10 м и __________, то
_____*_____=_________ (.
2)Чтобы найти площадь боковой ____________________ пирамиды,
вычислим площади ее _______________ граней.
В прямоугольнике ABCD AC ____BD, диагонали ___________________ в
точке O, поэтому AO = BO =_____=_____. Отрезок MO – высота
пирамиды, значит, MO - ____________________ к плоскости основания,
и отрезки AO, BO, _____, DO – проекция наклонных AM, _____, _____,
_____ и _____ на плоскость основания. Следовательно, AM = BM =
_____ = _____ и _____, а _______ (по трем ____________________ ),
поэтому .
3)Пусть , тогда OK_____AB (обратная теорема о __________
перпендикулярах) и OK = _____ BC = 0,5*_____=_____ (м). Аналогично
если , то ON = _____AB = 0,5*_____ = _____ (м).
Поскольку , то MO_____OK, а значит, (м).
Аналогично (м).
Итак, , _______________________ _________________. Отсюда
получаем: =__________ (), .
Ответ. _________________________
№36. Основание пирамиды – параллелограмм со сторонами 6 см и 8
см, высота пирамиды равна 12 см, а все боковые ребра равны между
собой. Найдите длину бокового ребра.
Решение. 1) Пусть отрезок MO – высота _______________. Так как
MA=MB=_____=_____, то OA =_____=_____=_____, поэтому точка O –
центр _______________, _______________ около параллелограмма
является ______________________________, диагонали которого
пересекаются в точке _____ и равны друг другу.
2)По теореме Пифагора (см), следовательно, OA = _____ см.
3), поэтому MO _____OA. В треугольнике AMO (см).
Ответ. _________
№37. Плоскость параллельная основанию треугольной пирамиды,
делит ее высоту в отношении 1:2, считая от вершины пирамиды.
Докажите, что эта плоскость делит боковые ребра в том же
отношении.
Доказательство. Так как плоскости A1B1C1 и __________
параллельны, то A1B1_____AB (____________________ параллельных
плоскостей). Аналогично B1C1_____BC, A1C1_____AC и A1O1 _____AO.
Поэтому
Итак, , что и требовалось доказать.
3.Правильные многогранники.
№38. Заполните пропуски.
Точки M и M1 называются симметричными относительно:
точки A _________________ a __________________ a
№39. Заполните пропуски:
а) Точка называется ____________________ симметрии фигуры, если
_______________ точка фигуры _________________________ относительно
нее некоторой точке той же _____________
б) Прямая называется осью ____________________ фигуры, если
каждая точка фигуры симметрична _________________________ нее
некоторой _______________ той же фигуры.
в) Плоскость называется ____________________ симметрии фигуры,
если _______________
_________________________________________________________________
относительно нее _____________________________________________
фигуры.
№40. Заполните пропуски в определении правильного
многогранника:
Выпуклый ________________________ называется правильным, если
__________ его грани - _________________________ многоугольники, и
в ___________________ его _____________ сходится одно и то же число
_______________
№41. Докажите, что куб является правильным многогранником.
Доказательство. Проверим, обладает ли куб всеми признаками
правильного ____________________, указанными в определении.
1)Куб ____________________ выпуклым многогранником.
2) Каждая грань куба - _______________, т.е. _____________
_________ многоугольник, и все грани _______________ между
собой.
3) В ____________________ вершине куба сходится
________________________ число ребер, а именно _____ ребра.
Итак, у куба ______________ все признаки, указанные в
определении ______________ многогранника. Следовательно, куб
____________________ правильным __________________, что и
требовалось доказать.
№42. Вершины A, C, B1 и D1 куба соединены попарно отрезками.
Докажите, что многогранник ACB1D1 является правильным.
Доказательство. 1) Получившийся многогранник ACB1D1 – тетраэдр,
а известно, что тетраэдр ______________________ выпуклым
многогранником.
2)Все ребра многогранника ACB1D1 являются __________________
граней куба, следовательно, они ________________ между собой, а
потому все грани многогранника ACB1D1 являются правильными
________________________________
3)В каждой вершине ____________________ ACB1D1 сходится
____________________ количество ________________, а именно ____
ребра.
Итак, у тетраэдра ACB1D1 _______________ все признаки
правильного многогранника, следовательно, этот тетраэдр -
____________________ многогранник.
№43. Запишите в таблицу значения параметров: n – число сторон
грани правильного многогранника; k – число ребер, сходящихся в
одной вершине; B – число вершин многогранника; P – число ребер; Г –
число граней. Напишите названия многогранников. Вычислите для
каждого из них величину В +Г – Р.
4.Поверхность тел вращения. Цилиндр.
№44. Диагональ осевого сечения цилиндра равна 48 см. Угол между
этой диагональю и образующей цилиндра равен 600. Найдите:
а) высоту цилиндра;
б) радиус цилиндра;
в) площадь боковой поверхности цилиндра.
Решение.
Осевое сечение цилиндра представляет собой _ , стороны ВС и AD
которого являются _ цилиндра, а две другие стороны – оснований
цилиндра. По условию задачи BD = _ см. DBC= _
а) Высота цилиндра равна его , а BС = BD *соs =
= * = (см), т.е. высота равна см.
б) Радиус цилиндра — это основания цилиндра: (см).
в) Площадь боковой _ цилиндра равна произведению _ окружности
цилиндра на цилиндра, т.е. =.
Ответ.
а) см; б) см; в) см2.
№45. Площадь боковой поверхности цилиндра равна S. Найдите
площадь осевого сечения цилиндра. (Задача 538 учебника.)
Решение. Пусть h – высота цилиндра, r – его радиус. По условию
задачи _____, т.е.
2πr____ = S. (1)
Осевым сечением цилиндра является _________________________ со
сторонами 2r и _____. Поэтому площадь осевого сечения равна _____ *
h. Учитывая равенство (1), получаем .
Ответ. __________
№46. Найдите площадь поверхности (внешней и внутренней) шляпы,
размеры которой (в см) указаны на рисунке.
Решение.
Если дно шляпы опустить на плоскость ее полей, то получим круг
радиуса r = ____ см.
Площадь боковой поверхности цилиндрической части вычисляем по
формуле ___ ______r1h, где r1 = ____________ см, _________ = 10 см.
Следовательно, _______10*10 = ________ (см2).
Итак, ____________см2.
Ответ. ____________ см2.
№47. Цилиндр получен вращением прямоугольника со сторонами a и
2a вокруг большей стороны. Найдите площадь:
а) осевого сечения цилиндра;
б) боковой поверхности цилиндра.
Решение. Пусть r – радиус цилиндра, h – его высота. По условию r
= ____, h = ____
а)
б)
Ответ. а) ________; б) __________
5.Конус. Усеченный конус.
№48. Радиус основания конуса равен 2 м, а осевое сечение -
прямоугольный треугольник. Найдите площадь сечения, проведенного
через две образующие, угол между которыми равен 300.
Решение. По условию задачи треугольник АРВ-
____________________, а так как PA = ____, то В прямоугольном
треугольнике PAO катет м.
Пусть , тогда сечение, проведенное через образующие PA и ____,
является ____ _______________________________ треугольником, в
котором PC = ______ = 2 ______ м. Поэтому (м2).
Ответ. ________
№49. Осевое сечение конуса — треугольник со стороной 8 см и
прилежащим углом 120°. Найдите площадь полной поверхности
конуса.
Решение. Осевым сечением конуса является ____________________
треугольник. По условию задачи один из углов этого треугольника
равен __________, следовательно, это угол, противолежащий
_______________ стороне треугольника, а потому боковые стороны
треугольника равны _____ см, т. е. образующая l конуса равна ______
см. Из прямоугольного треугольника РОА находим радиус основания
конуса: (см). Таким образом, , (см2).
Ответ. ____________________
№50. В трапеции ABCD A = 90°, =450. ВС = 4 см, CD = см.
Вычислите площади боковой и полной поверхностей усеченного конуса,
образованного вращением данной трапеции вокруг стороны АВ. (Задача
571 учебника.)
Решение. При вращении данной трапеции получается
_____________________ конус.
1)Проведем ___________. Тогда см, AD = AH +______ = ______ + HD
= ______ см.
2) (см2).
3) (см2).
Ответ. ____________ см2 и __________________
6. Шар и сфера.
№51. Точки A и B лежат на сфере с центром , а точка M лежит на
отрезке AB. Докажите, что:
А) если M – середина отрезка AB, то ;
Б) если , то M – середина отрезка AB.
(задача 573 учебника)
Доказательство. а) Пусть точка M – середина отрезка AB, R –
радиус сферы. равнобедренный, так как ________________ = R, поэтому
медиана OM является также ________ ________________, т.е.
________________AB.
Б) Пусть . Треугольник AOB равнобедренный, и OM – его высота по
___________, следовательно, OM – его ____________________, т.е. M -
_________________________
№52. Шар радиуса 17 см пересечен плоскостью, находящейся на
расстоянии 8 см от центра. Найдите площадь сечения.
Решение. Пусть точка O – центр шара радиуса R = 17 см, α –
секущая плоскость и . По условию задачи расстояние OO1 от центра
шара до секущей плоскости меньше радиуса шара, поэтому сечением
шара плоскостью α является ____________, площадь которого , где
____ - радиус сечения. Возьмем точку M на линии пересечения сферы и
плоскости α, тогда треугольник OO1M ________________ (, OM = R =
____________, OO1 = ____ см), откуда находим: O1M = r =________,
____________
Ответ. ____________ см2.