Ребро AD пирамиды DABC перпендикулярно плоскости основания АВС. Точки К, М, N середины ребер АВ, АС и AD соответственно. Найдите расстояние от вершины А до плоскости KMN, если AD = 2 корня из 5, AB= AC =10, BC 4 корня из 5
Для того чтобы найти расстояние от вершины A A A до плоскости KMN KMN KMN, сначала рассмотрим расположение точек и координаты вершин пирамиды DABC DABC DABC.
Рассмотрим вершину пирамиды A A A как точку (0,0,h) (0, 0, h) (0,0,h), где h h h — высота, равная длине ребра AD AD AD, и в нашем случае h=25 h = 2\sqrt{5} h=25.
Определим остальные точки в пространстве. Из условия задачи известно, что:
AB=AC=10 AB = AC = 10 AB=AC=10BC=45 BC = 4\sqrt{5} BC=45
Предположим, что точка B B B находится в координатах (10,0,0) (10, 0, 0) (10,0,0), а точка C C C — в (0,10,0) (0, 10, 0) (0,10,0). Найдем координаты точки D D D на оси z z z: D(0,0,25) D(0, 0, 2\sqrt{5}) D(0,0,25).
Теперь найдем координаты точек K,M,N K, M, N K,M,N:
Точка K K K — середина ребра AB AB AB: K(0+102,0+02,h+02)=K(5,0,5)
K\left(\frac{0 + 10}{2}, \frac{0 + 0}{2}, \frac{h + 0}{2}\right) = K\left(5, 0, \sqrt{5}\right) K(20+10,20+0,2h+0)=K(5,0,5)
Точка M M M — середина ребра AC AC AC: M(0+02,0+102,h+02)=M(0,5,5)
M\left(\frac{0 + 0}{2}, \frac{0 + 10}{2}, \frac{h + 0}{2}\right) = M\left(0, 5, \sqrt{5}\right) M(20+0,20+10,2h+0)=M(0,5,5)
Точка N N N — середина ребра AD AD AD: N(0+02,0+02,0+h2)=N(0,0,5)
N\left(\frac{0 + 0}{2}, \frac{0 + 0}{2}, \frac{0 + h}{2}\right) = N\left(0, 0, \sqrt{5}\right) N(20+0,20+0,20+h)=N(0,0,5)
Теперь у нас есть координаты точек K(5,0,5) K(5, 0, \sqrt{5}) K(5,0,5), M(0,5,5) M(0, 5, \sqrt{5}) M(0,5,5) и N(0,0,5) N(0, 0, \sqrt{5}) N(0,0,5).
Теперь необходимо найти уравнение плоскости KMN KMN KMN. Для этого найдем два вектора, лежащих в плоскости:
Для того чтобы найти расстояние от вершины A A A до плоскости KMN KMN KMN, сначала рассмотрим расположение точек и координаты вершин пирамиды DABC DABC DABC.
Рассмотрим вершину пирамиды A A A как точку (0,0,h) (0, 0, h) (0,0,h), где h h h — высота, равная длине ребра AD AD AD, и в нашем случае h=25 h = 2\sqrt{5} h=25 .
Определим остальные точки в пространстве. Из условия задачи известно, что:
AB=AC=10 AB = AC = 10 AB=AC=10BC=45 BC = 4\sqrt{5} BC=45Предположим, что точка B B B находится в координатах (10,0,0) (10, 0, 0) (10,0,0), а точка C C C — в (0,10,0) (0, 10, 0) (0,10,0). Найдем координаты точки D D D на оси z z z: D(0,0,25) D(0, 0, 2\sqrt{5}) D(0,0,25 ).
Теперь найдем координаты точек K,M,N K, M, N K,M,N:
Точка K K K — середина ребра AB AB AB:
K(0+102,0+02,h+02)=K(5,0,5) K\left(\frac{0 + 10}{2}, \frac{0 + 0}{2}, \frac{h + 0}{2}\right) = K\left(5, 0, \sqrt{5}\right)
K(20+10 ,20+0 ,2h+0 )=K(5,0,5 )
Точка M M M — середина ребра AC AC AC:
M(0+02,0+102,h+02)=M(0,5,5) M\left(\frac{0 + 0}{2}, \frac{0 + 10}{2}, \frac{h + 0}{2}\right) = M\left(0, 5, \sqrt{5}\right)
M(20+0 ,20+10 ,2h+0 )=M(0,5,5 )
Точка N N N — середина ребра AD AD AD:
N(0+02,0+02,0+h2)=N(0,0,5) N\left(\frac{0 + 0}{2}, \frac{0 + 0}{2}, \frac{0 + h}{2}\right) = N\left(0, 0, \sqrt{5}\right)
N(20+0 ,20+0 ,20+h )=N(0,0,5 )
Теперь у нас есть координаты точек K(5,0,5) K(5, 0, \sqrt{5}) K(5,0,5 ), M(0,5,5) M(0, 5, \sqrt{5}) M(0,5,5 ) и N(0,0,5) N(0, 0, \sqrt{5}) N(0,0,5 ).
Теперь необходимо найти уравнение плоскости KMN KMN KMN. Для этого найдем два вектора, лежащих в плоскости:
KM→=M−K=(0−5,5−0,5−5)=(−5,5,0) \overrightarrow{KM} = M - K = (0 - 5, 5 - 0, \sqrt{5} - \sqrt{5}) = (-5, 5, 0)
KM=M−K=(0−5,5−0,5 −5 )=(−5,5,0)
KN→=N−K=(0−5,0−0,5−5)=(−5,0,0) \overrightarrow{KN} = N - K = (0 - 5, 0 - 0, \sqrt{5} - \sqrt{5}) = (-5, 0, 0)
KN=N−K=(0−5,0−0,5 −5 )=(−5,0,0)
Теперь найдем векторное произведение KM→ \overrightarrow{KM} KM и KN→ \overrightarrow{KN} KN:
KM→×KN→=∣i^amp;j^amp;k^ −5amp;5amp;0 −5amp;0amp;0∣=(0⋅0−0⋅5)i^−(0⋅−5−0⋅−5)j^+(−5⋅0−(−5)⋅5)k^=0i^−0j^+25k^=(0,0,25) \overrightarrow{KM} \times \overrightarrow{KN} =
\begin{vmatrix}
\hat{i} & \hat{j} & \hat{k} \
-5 & 5 & 0 \
-5 & 0 & 0
\end{vmatrix} =
(0 \cdot 0 - 0 \cdot 5)\hat{i} - (0 \cdot -5 - 0 \cdot -5)\hat{j} + (-5 \cdot 0 - (-5) \cdot 5)\hat{k} =
0\hat{i} - 0\hat{j} + 25\hat{k} = (0, 0, 25)
KM×KN= i^ amp;j^ amp;k^ −5 amp;5 amp;0 −5 amp;0 amp;0 =(0⋅0−0⋅5)i^−(0⋅−5−0⋅−5)j^ +(−5⋅0−(−5)⋅5)k^=0i^−0j^ +25k^=(0,0,25)
Таким образом, к нормальный вектор плоскости KMN KMN KMN — это (0,0,25) (0, 0, 25) (0,0,25).
Уравнение плоскости в общем виде:
0(x−x0)+0(y−y0)+25(z−z0)=0. 0(x - x_0) + 0(y - y_0) + 25(z - z_0) = 0.
0(x−x0 )+0(y−y0 )+25(z−z0 )=0.
Плоскость проходит через точку K(5,0,5) K(5, 0, \sqrt{5}) K(5,0,5 ), следовательно, уравнение плоскости можно записать как:
z=5 z = \sqrt{5}
z=5
Теперь найдем расстояние от точки A(0,0,25) A(0, 0, 2\sqrt{5}) A(0,0,25 ) до плоскости z=5 z = \sqrt{5} z=5 :
Расстояние d d d вычисляется по формуле:
d=∣zA−zP∣=∣25−5∣=∣(2−1)5∣=5. d = |z_A - z_P| = |2\sqrt{5} - \sqrt{5}| = |(2 - 1)\sqrt{5}| = \sqrt{5}.
d=∣zA −zP ∣=∣25 −5 ∣=∣(2−1)5 ∣=5 .
Таким образом, расстояние от вершины A A A до плоскости KMN KMN KMN:
5. \boxed{\sqrt{5}}.
5 .