Презентация "Расстояние от точки до плоскости"
Подписи к слайдам:
Задачи на нахождение расстояния от точки до плоскости методом объемов (типовые задачи №16)
Подготовила:
учитель математики
МОУ «Гимназия №1»
г. Железногорска Курской области
Агашкова Н.А.
Метод объемов Методом объемов мы называем приравнивание двух подходящих выражений для объёма, в результате чего удаётся вычислить искомую величину (расстояние или угол). Метод объемов можно использовать, вычисляя:- расстояние от точки до плоскости;
- угол между прямой и плоскостью;
- угол между плоскостями;
- расстояние между скрещивающимися прямыми.
С идейной точки зрения метод объемов весьма прост. Все, что здесь нужно, - это найти подходящую треугольную пирамиду и аккуратно провести вычисления. Правда, вычислений обычно получается несколько больше, чем в методах, рассмотренных выше. Но тут уж ничего не поделаешь – за простоту метода приходится платить.
Замечательный факт состоит в том, что при вычислении объема треугольной пирамиды можно в качестве основания выбрать любую ее грань. Это используется при нахождении расстояния от точки до плоскости; нужно лишь представить искомое расстояние как высоту подходящей пирамиды.
А именно, предположим, что нам нужно найти расстояние от некоторой точки C до некоторой плоскости ABD.
Использование метода объемов при нахождении расстояния от точки до плоскости
d
h
1) Рассмотрим треугольную пирамиду DABC.
2) Предположим, что нам нужно найти расстояние от некоторой точки C до некоторой плоскости ABD. ρ(С; ABD)-?
3) Тогда искомое расстояние- это высота d данной пирамиды, проведенная из вершины С .
- Пусть S₀- площадь грани ABC,
h- высота, опущенная из точки D на эту грань,
S- площадь грани ABD.
D
А
B
C
S
S₀
D
А
B
C
S₀
d
h
S
5) С одной стороны, объем пирамиды DABC может быть найден по формуле:
6) С другой стороны, за основание можно принять грань ABD, и тогда
7) Приравнивая правые части формул (1) и (2), получим:
8) Из соотношения (3) можно найти искомую величину d.
…(2)
…(3)
…(1)
В прямоугольном параллелепипеде ABCDA₁B₁C₁D₁ известны ребра: АВ=1;
AD = ; АА₁ = . Найдите расстояние от точки В до плоскости АВ₁С.
Дано:
ABCDA₁B₁C₁D₁- прямоугольный параллелепипед
АВ = 1
AD =
АА₁=
(АВ₁С)- секущая плоскость
Найти: ρ(В; АВ₁С)
Решение:
C1
A1
1
D1
А
B
C
D
B1
C1
A1
1
D1
А
B
C
D
B1
К
- Расстояние от точки B до плоскости AB₁C есть длина перпендикуляра, проведенного из B к плоскости AB₁C.
- Пусть BK – перпендикуляр, проведенный из точки B к плоскости AB₁C.
- Длина перпендикуляра BK , будет равна высоте пирамиды BAB₁C с вершиной B.
- Найдем объем этой пирамиды
где BK - высота пирамиды и расстояние от точки В до плоскости АВ₁С.
5) Найдем площадь ∆АВ₁С.
Для этого найдем стороны ∆АВ₁С.
C1
A1
1
D1
А
B
C
D
B1
К
∆АВВ₁- прямоугольный
По теореме Пифагора:
∆В₁ВС- прямоугольный
По теореме Пифагора:
∆АВС- прямоугольный
По теореме Пифагора:
В₁
В
С
А
В₁
1
В
С
1
В
А
По формуле Герона:
C1
A1
1
D1
А
B
C
D
B1
К
2
3
С
А
В₁
2
3
С
А
В₁
Н
х
3-х
1) Проведем высоту АН
2) Пусть НС = х
В₁H = 3-x
3) ∆АНС - прямоугольный
По теореме Пифагора:
4) ∆AHB₁ - прямоугольный
По теореме Пифагора:
5) Приравнивая правые части равенств (1) и (2), получим:
Второй способ вычисления площади ∆AB₁C
2
3
С
А
В₁
Н
х
3-х
Подставим в равенство (1)
Получим
2
3
С
А
В₁
Третий способ вычисления площади ∆AB₁C
По теореме косинусов найдем
Подставим в формулу площади, получим
Итак,
…(1)
6) Рассмотрим эту треугольную пирамиду с вершиной В₁, т.е. В₁АВС.
7) Т.к. ABCDA₁B₁C₁D₁- прямоугольный параллелепипед, то ВВ₁ ┴ ABCD, т.е. ВВ₁ - высота пирамиды В₁АВС.
Найдем площадь ∆АВС.
∆АВС- прямоугольный.
А
B
С
1
Следовательно,
C1
A1
1
D1
А
B
C
D
B1
C1
A1
1
D1
А
B
C
D
B1
К
Из (1) и (2) получаем:
Ответ:
…(1)
…(2)
Метод объемов легко справляется с задачами, решить которые прежними методами было бы затруднительно.
Почему при решении этой задачи прежними методами мы столкнулись бы с проблемами? Дело в том, что в пирамиде АВСВ₁ отсутствует симметрия – все ребра пирамиды имеют различную длину. Соответственно, к проекции точки В на плоскость АВ₁С не так-то просто «подобраться». Но методу объемов, как видите, данная трудность нипочем – мы нашли искомую высоту, даже не выясняя, куда именно проектируется точка В.
A
E
1
1
O
S
B
C
D
В правильной четырехугольно пирамиде SABCD, все ребра которой равны 1. Найдите расстояние от середины ребра SB до плоскости SCD.
Дано:
SABCD- правильная четырехугольная пирамида
Е- середина SB
AB=BC=CD=AD=AS=BS=DS=
=CS=1
Найти: ρ(Е; SDC)
Решение:
Решение:
- Расстояние от точки E до плоскости DSC есть длина перпендикуляра, проведенного из точки E к плоскости DSC.
- Пусть EK – перпендикуляр, проведенный из точки E к плоскости DSC.
- Подходящая треугольная пирамида здесь ESDC.
Искомое расстояние есть высота этой пирамиды, проведенная из вершины Е на основание SDC, т.е. EK.
4) Найдем объем пирамиды ESDC с вершиной Е.
,
где EK - высота пирамиды и расстояние от Е до плоскости SDC.
A
E
1
1
O
S
B
C
D
К
5) Найдем площадь ∆SDC.
∆SDC- правильный, т.к. все ребра пирамиды равны.
- площадь правильного треугольника.
Следовательно,
6) Итак,
A
E
1
1
O
S
B
C
D
К
…(1)
A
E
1
1
O
S
B
C
D
7) Рассмотрим эту треугольную пирамиду с вершиной С, т.е. CSED.
где СО- высота пирамиды.
8) Докажем, что СО ┴ SED.
СО ┴ BD- как диагонали квадрата.
СО ┴ SO, так как SO ┴ ABCD, следовательно перпендикулярна любой прямой, лежащей в этой плоскости.
BD∩SO=O, BD BSD; SO BSD
9) Значит, СО ┴ BSD на основании признака перпендикулярности прямой и плоскости.
Следовательно, СО ┴ SED.
10) По свойству диагоналей квадрата.
1
1
D
C
А
По теореме Пифагора:
Значит,
∆ADC- прямоугольный
A
E
1
1
O
S
B
C
D
K
∆BSD- равнобедренный,
BS=SD.
Так как DE- медиана, то
DK- высота ∆BSD и
DK- высота ∆SED.
Значит,
А т.к. , то
- Найдем площадь ∆SED. Сделаем выносной рисунок
B
E
D
S
1
O
D
B
S
Найдем площадь ∆SBD
∆SOD- прямоугольный
По теореме Пифагора
Значит,
Из равенств (1) и (2), получим:
Ответ:
B
E
D
S
…(2)
…(1)
Задачи для самостоятельного решения
- В правильной шестиугольной призме ABCDEFA₁B₁C₁D₁E₁F₁, все ребра которой равны 1, найдите расстояние от точки А до плоскости BFA₁.
- В правильной шестиугольной пирамиде SABCDEF, стороны основания равны 1, а боковые ребра равны 2, найдите расстояние от точки А до плоскости SCE.
- В правильной шестиугольной пирамиде SABCDEF, стороны основания которой равны 1, а боковые ребра равны 2, найдите расстояние от точки А до плоскости SBF
- В правильной четырехугольной пирамиде SABCD, все ребра которой равны 1, точка Е- середина ребра SB. Найдите расстояние от точки В до плоскости ACE.
Ответ:
Ответ:
Ответ:
Ответ: 0,5
- В правильной четырехугольной пирамиде SABCD, все ребра которой равны 1, найдите расстояние от точки А до плоскости SCD. Ответ:
- В правильной пирамиде SABCDEF, стороны основания которой равны 1, а боковые стороны (ребра) равны 2, найдите расстояние от точки А до плоскости SDE. Ответ:
- В единичном кубе ABCDA₁B₁C₁D₁ найдите расстояние от точки А до плоскости BDC₁.
Ответ:
Математика - еще материалы к урокам:
- Презентация "Деление положительных десятичных дробей" 6 класс
- Презентация "Математика и литература. Неевклидовы параллели" 11 класс
- Презентация "Функция у=ах2 и ее свойства"
- Презентация "Сложение и вычитание дробей с одинаковыми знаменателями" 5 класс
- Презентация "ПРОЦЕНТНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ в жизненных ситуациях"
- Презентация "Нахождение процентов от числа"