Реши задание на изображении
На изображении два варианта по 5 заданий. Какой вариант и номер задания нужно решить?
Обсуждение
6 сообщений2 вариант полностью с дано и рисунком
Пришли, пожалуйста, изображение ещё раз — сейчас оно мне не отображается. Я решу 2-й вариант полностью, с разделом «Дано», рисунками и подробным решением.
Вариант 2
Схемы условные, не в масштабе.
1
Дано: прямая \(b\) лежит в плоскости \(\alpha\), причём \(a\not\parallel b\).
Нужно определить: следует ли, что \(a\not\parallel\alpha\)?
Контрпример:
\[ \alpha:\ z=0, \]
\[ b:\ (x,y,z)=(t,0,0), \]
\[ a:\ (x,y,z)=(0,t,1). \]
Прямая \(a\) находится над плоскостью \(\alpha\) и имеет направление, параллельное этой плоскости, поэтому
\[ a\parallel\alpha. \]
Но направления прямых \(a\) и \(b\) различны, значит,
\[ a\not\parallel b. \]
Следовательно, утверждение неверно.
Ответ: нет, не обязательно. Прямая \(a\) может быть параллельна плоскости \(\alpha\), но не быть параллельной прямой \(b\).
2
Дано:
- \(C\) — середина отрезка \(AB\);
- \(AA_1\parallel BB_1\parallel CC_1\);
- \(A_1,B_1,C_1\in\alpha\);
- \(AB\cap\alpha=\varnothing\);
- \(AA_1=18\text{ см}\);
- \(BB_1=10\text{ см}\).
Найти: \(CC_1\).
Рисунок:
A ●────── C ●────── B ●
\ \ \
\ \ \
A₁●──────C₁●──────B₁● α
Так как \(C\) — середина \(AB\), а отрезки \(AA_1\), \(CC_1\), \(BB_1\) параллельны, то \(C_1\) является серединой \(A_1B_1\).
В плоскости, содержащей эти отрезки, получаем трапецию \(AA_1B_1B\). Отрезок \(CC_1\) соединяет середины её боковых сторон, поэтому равен полусумме параллельных сторон:
\[ CC_1=\frac{AA_1+BB_1}{2}. \]
Подставим значения:
\[ CC_1=\frac{18+10}{2}=\frac{28}{2}=14\text{ см}. \]
Ответ:
\[ \boxed{CC_1=14\text{ см}}. \]
3
Дано:
- \(\alpha\parallel\beta\);
- \(A,C\in\alpha\);
- \(B,D\in\beta\);
- \(AB\parallel CD\);
- \(AC=7\text{ см}\);
- \(CD=4{,}7\text{ см}\).
Найти: \(AB\) и \(BD\).
Рисунок:
α: A ●────────────● C
╲ ╲
╲ ╲ AB ∥ CD
β: B ●────────────● D
Проведём плоскость \(\pi\), содержащую параллельные прямые \(AB\) и \(CD\).
Её пересечения с параллельными плоскостями \(\alpha\) и \(\beta\) — это прямые \(AC\) и \(BD\). Поэтому
\[ AC\parallel BD. \]
В четырёхугольнике \(ABDC\) противоположные стороны попарно параллельны:
\[ AB\parallel CD,\qquad AC\parallel BD. \]
Значит, \(ABDC\) — параллелограмм. В параллелограмме противоположные стороны равны:
\[ AB=CD=4{,}7\text{ см}, \]
\[ BD=AC=7\text{ см}. \]
Ответ:
\[ \boxed{AB=4{,}7\text{ см},\qquad BD=7\text{ см}}. \]
4
Дано:
- \(\alpha\parallel\beta\);
- \(O\) не принадлежит плоскостям \(\alpha\) и \(\beta\) и не находится между ними;
- первый луч пересекает плоскости в точках \(C_1\) и \(D_1\);
- второй луч пересекает их в точках \(C_2\) и \(D_2\);
- \(C_1C_2\) на \(5\text{ см}\) меньше \(D_1D_2\);
- \(OC_1=4\text{ см}\);
- \(C_1D_1=10\text{ см}\).
Схема:
O ─── C₁ ─── D₁ — первый луч
\
\── C₂ ─── D₂ — второй луч
C₁C₂ ⊂ α, D₁D₂ ⊂ β
Так как точки \(O,C_1,D_1\) лежат на одном луче,
\[ OD_1=OC_1+C_1D_1=4+10=14\text{ см}. \]
Поскольку \(\alpha\parallel\beta\), то
\[ C_1C_2\parallel D_1D_2. \]
Следовательно, треугольники \(OC_1C_2\) и \(OD_1D_2\) подобны:
\[ \frac{C_1C_2}{D_1D_2} = \frac{OC_1}{OD_1}. \]
Пусть
\[ C_1C_2=x\text{ см}. \]
Тогда
\[ D_1D_2=x+5\text{ см}. \]
Получаем:
\[ \frac{x}{x+5}=\frac{4}{14}=\frac{2}{7}. \]
Решим уравнение:
\[ 7x=2(x+5), \]
\[ 7x=2x+10, \]
\[ 5x=10, \]
\[ x=2. \]
Ответ:
\[ \boxed{C_1C_2=2\text{ см}}. \]
5
Дано: \(a\) и \(b\) — скрещивающиеся прямые.
Доказать: все прямые, пересекающие одну из них, например \(a\), и параллельные другой прямой \(b\), лежат в одной плоскости.
Рисунок:
c ∥ b
/
a ─────── P──────── Q ─────
/
l ∥ b
Возьмём одну из рассматриваемых прямых \(c\), которая пересекает прямую \(a\) в точке \(P\) и параллельна прямой \(b\).
Так как прямые \(a\) и \(c\) пересекаются, они определяют единственную плоскость \(\gamma\):
\[ \gamma=(a,c). \]
Рассмотрим любую другую прямую \(l\), которая пересекает \(a\) в точке \(Q\) и параллельна \(b\).
Так как
\[ c\parallel b,\qquad l\parallel b, \]
то
\[ l\parallel c. \]
Точка \(Q\) принадлежит плоскости \(\gamma\), потому что \(Q\in a\), а прямая \(a\subset\gamma\). Через точку \(Q\) в плоскости \(\gamma\) можно провести прямую, параллельную \(c\). Такой прямой является \(l\).
Следовательно,
\[ l\subset\gamma. \]
Так же в плоскости \(\gamma\) лежит любая прямая, пересекающая \(a\) и параллельная \(b\).
Что и требовалось доказать.
Это продолжение текущей учебной цели, а не новое задание: изображение досылает условие к уже выбранному 2-му варианту контрольной работы.
Решение варианта 2
1. Прямая и плоскость
Дано:
\[ b\subset\alpha,\qquad a\not\parallel b. \]
Нужно определить: обязательно ли \(a\not\parallel\alpha\).
Схема контрпримера:
a ─────────────────── (a вне α)
c ─────────────────── (c ⊂ α, c ∥ a)
b ╱ (b ⊂ α, b не параллельна c)
─────────────────────────
α
Можно провести прямую \(a\), параллельную некоторой прямой \(c\), лежащей в плоскости \(\alpha\), но не параллельную прямой \(b\).
Тогда
\[ a\parallel\alpha,\qquad a\not\parallel b. \]
Ответ: нет, утверждение неверно.
2. Отрезок и параллельные прямые
Дано:
\[ C\text{ — середина }AB, \]
\[ AA_1\parallel BB_1\parallel CC_1, \]
\[ AA_1=18\text{ см},\qquad BB_1=10\text{ см}, \]
\[ AB\cap\alpha=\varnothing. \]
Найти: \(CC_1\).
Рисунок:
A────────────C────────────B
\ \ \
\ \ \
A₁───────────C₁───────────B₁
α
Параллельное проектирование сохраняет середину отрезка, поэтому \(C_1\) — середина \(A_1B_1\).
Так как \(AB\) не пересекает плоскость \(\alpha\), точки \(A\) и \(B\) находятся по одну сторону от неё, поэтому длина \(CC_1\) равна среднему арифметическому длин \(AA_1\) и \(BB_1\):
\[ CC_1=\frac{AA_1+BB_1}{2}. \]
Подставим значения:
\[ CC_1=\frac{18+10}{2}=\frac{28}{2}=14\text{ см}. \]
Ответ:
\[ \boxed{CC_1=14\text{ см}}. \]
3. Параллельные плоскости
Дано:
\[ \alpha\parallel\beta, \]
\[ A,C\in\alpha,\qquad B,D\in\beta, \]
\[ AB\parallel CD, \]
\[ AC=7\text{ см},\qquad CD=4{,}7\text{ см}. \]
Найти: \(AB\) и \(BD\).
Рисунок:
A────────────────B
│ │
│ │
C────────────────D
AB ∥ CD, AC ∥ BD
Прямые \(AB\) и \(CD\) определяют плоскость \(\gamma\). Она пересекает плоскость \(\alpha\) по прямой \(AC\), а плоскость \(\beta\) — по прямой \(BD\).
Так как
\[ \alpha\parallel\beta, \]
то линии их пересечения с плоскостью \(\gamma\) параллельны:
\[ AC\parallel BD. \]
Следовательно, четырёхугольник \(ABDC\) — параллелограмм. В параллелограмме противоположные стороны равны:
\[ AB=CD=4{,}7\text{ см}, \]
\[ BD=AC=7\text{ см}. \]
Ответ:
\[ \boxed{AB=4{,}7\text{ см},\qquad BD=7\text{ см}}. \]
4. Секущие лучи и параллельные плоскости
Дано:
\[ \alpha\parallel\beta, \]
\[ OC_1=4\text{ см},\qquad C_1D_1=10\text{ см}, \]
\[ D_1D_2=C_1C_2+5\text{ см}. \]
Найти: \(C_1C_2\).
Рисунок:
D₁────────────D₂
/ /
/ /
C₁──────────────C₂
/ /
O
α — через C₁C₂
β — через D₁D₂
Так как точка \(O\) не находится между плоскостями, порядок точек на луче:
\[ O,\ C_1,\ D_1. \]
Поэтому
\[ OD_1=OC_1+C_1D_1=4+10=14\text{ см}. \]
В плоскости, проходящей через два луча, отрезки \(C_1C_2\) и \(D_1D_2\) параллельны, так как \(\alpha\parallel\beta\). Поэтому треугольники \(OC_1C_2\) и \(OD_1D_2\) подобны.
Пусть
\[ C_1C_2=x. \]
Тогда
\[ D_1D_2=x+5. \]
Из подобия треугольников:
\[ \frac{D_1D_2}{C_1C_2} = \frac{OD_1}{OC_1}. \]
Получаем:
\[ \frac{x+5}{x}=\frac{14}{4}=\frac72. \]
Решим уравнение:
\[ 2(x+5)=7x, \]
\[ 2x+10=7x, \]
\[ 5x=10, \]
\[ x=2. \]
Ответ:
\[ \boxed{C_1C_2=2\text{ см}}. \]
5. Прямые, параллельные скрещивающейся прямой
Дано: \(a\) и \(b\) — скрещивающиеся прямые.
Доказать: все прямые, пересекающие \(a\) и параллельные \(b\), лежат в одной плоскости.
Рисунок-схема:
b
╱
π: ┌────────────────────────┐
│ a ──────────────────── │
│ ╱ c │
│ ╱ l₁ │
│ ╱ l₂ │
└────────────────────────┘
c ∥ l₁ ∥ l₂ ∥ b
Через точку \(A\), принадлежащую прямой \(a\), проведём прямую \(c\), параллельную \(b\):
\[ c\parallel b. \]
Прямые \(a\) и \(c\) пересекаются в точке \(A\), поэтому они определяют некоторую плоскость \(\pi\).
Рассмотрим любую прямую \(l\), которая пересекает \(a\) в точке \(M\) и параллельна \(b\). Тогда
\[ l\parallel b,\qquad c\parallel b, \]
следовательно,
\[ l\parallel c. \]
Точка \(M\) принадлежит прямой \(a\), а значит, и плоскости \(\pi\). Прямая \(c\) также лежит в плоскости \(\pi\). Через точку \(M\) в плоскости \(\pi\) можно провести единственную прямую, параллельную \(c\). Этой прямой является \(l\).
Следовательно,
\[ l\subset\pi. \]
Так как это верно для любой такой прямой \(l\), все они лежат в одной плоскости \(\pi\).
Что и требовалось доказать.
Краткие ответы
- Нет.
- \(\boxed{14\text{ см}}\).
- \(\boxed{AB=4{,}7\text{ см},\ BD=7\text{ см}}\).
- \(\boxed{2\text{ см}}\).
- Доказано.
