Задача 316552. Прямоугольный параллелепипед

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 35.3.1 Призма, её основания, боковые рёбра, высота, боковая поверхность5.3.4 Сечения куба, призмы, пирамиды

В прямоугольном параллелепипеде ABCDA_1B_1C_1D_1 известны длины рёбер: AB=24, AD=10, AA_1=22. Найдите площадь сечения, проходящего через вершины A, A_1 и C.

В подтеме 33 задач
Разбор
Главная идея: Сечение через три вершины параллелепипеда образует прямоугольник, поскольку вертикальное ребро перпендикулярно основаниям; площадь находится как произведение высоты на диагональ основания.

Шаг 1. Определяем, какую фигуру образует сечение

Сечение проходит через точки AA, A1A_1 и CC. Поскольку в параллелепипеде противоположные грани параллельны, сечение пересекает грань ABCDABCD по прямой ACAC, а грань A1B1C1D1A_1B_1C_1D_1 по прямой A1C1A_1C_1. Эти отрезки параллельны (как пересечения плоскости сечения с параллельными гранями). Кроме того, AA1AA_1 и CC1CC_1 — вертикальные рёбра параллелепипеда, тоже параллельные и равные. Значит, сечение AA1C1CAA_1C_1C — параллелограмм.

Шаг 2. Доказываем, что это прямоугольник

Ребро AA1AA_1 перпендикулярно обеим основаниям параллелепипеда — как нижнему ABCDABCD, так и верхнему A1B1C1D1A_1B_1C_1D_1. Следовательно, AA1ACAA_1 \perp AC (диагональ нижнего основания) и AA1A1C1AA_1 \perp A_1C_1 (диагональ верхнего основания). Значит, углы A1AC\angle A_1AC и AA1C1\angle AA_1C_1 — прямые. Параллелограмм с прямыми углами — это прямоугольник.

Шаг 3. Находим диагональ основания ACAC

В прямоугольном треугольнике ABCABC применим теорему Пифагора: AC=AB2+BC2=242+102=576+100=676=26AC = \sqrt{AB^2 + BC^2} = \sqrt{24^2 + 10^2} = \sqrt{576 + 100} = \sqrt{676} = 26

Шаг 4. Вычисляем площадь прямоугольника

Два соседних стороны прямоугольника — это AA1=22AA_1 = 22 и AC=26AC = 26. Площадь: S=AA1AC=2226=572S = AA_1 \cdot AC = 22 \cdot 26 = 572

Типичные ошибки

  • Забыли, что BC=AD=10BC = AD = 10 (противоположные стороны прямоугольника ABCDABCD), и неправильно применили теорему Пифагора
  • Вычислили диагональ ACAC правильно, но забыли, что площадь прямоугольника — это произведение двух смежных сторон, а не сумма или другая комбинация
  • Не заметили, что сечение — именно прямоугольник (а не просто параллелограмм), и попытались использовать формулу площади параллелограмма с синусом угла

Ещё задачи этой подтемы