13задания баз уровень решение. Наглядная стереометрия
Скачать 161.69 Kb.
|
Задание №13 ЕГЭ по математике базового уровня Наглядная стереометрия В 13 задании ЕГЭ базового уровня мы будем иметь дело с задачами по стереометрии, но не абстрактными, а наглядными примерами. Это могут быть задачи на уровень жидкости в сосудах, которую я разобрал ниже, или же задачи на модификации фигуры – например, у которой отрезали вершины. Нужно быть готовым к решению простых задач по стереометрии – они обычно сводятся сразу к задачам на плоскости, необходимо только правильно посмотреть на чертеж. Разбор типовых вариантов заданий №13 ЕГЭ по математике базового уровня Вариант 13МБ1 Вода в сосуде цилиндрической формы находится на уровне h = 80 см. На каком уровне окажется вода, если ее перелить в другой цилиндрический сосуд, у которого радиус основания в 4 раза больше, чем у данного? Ответ дайте в сантиметрах. Алгоритм выполнения: Записать формулу объема цилиндра. Подставить значения для цилиндра с жидкостью в первом и во втором случае. Объем жидкости не изменялся, следовательно, можно приравнять объемы. Полученное уравнение решить относительно второй высоты h2. Подставить данные и вычислить искомую величину. Решение: Запишем формулу объема цилиндра. Если вы забыли формулу объема цилиндра, то напомню, как ее можно легко вывести. Объем простых фигур, таких как куб и цилиндр, можно вычислить умножив площадь основания на высоту. Площадь основания в случае с цилиндром равна площади окружности, которую, вы, наверняка помните: π • r2. Следовательно, объем цилиндра равен π • r2 • h Подставим значения для цилиндра с жидкостью в первом и во втором случае. V1 = π r12 h1 V2 = π r22 h2 Объем жидкости не изменялся, следовательно, можно приравнять объемы. V1 = V2 Левые части равны, значит можно приравнять и правые. π r12 h1 = π r22 h2 Полученное уравнение решим относительно второй высоты h2. h2 – неизвестный множитель. Чтобы найти неизвестный множитель нужно произведение разделить на известный множитель. h2 =( π r12 h1)/ π r22 По условию площадь основания стала в 4 раза больше, то есть r2 = 4 r1 . Подставим r2 = 4 r1 в выражение для h1. Получим: h2 =( π r12 h1)/ π (4 r1) 2 Полученную дробь сократим на π, получим h2 =( r12 h1)/ 16 r12 Полученную дробь сократим на r1, получим h2 = h1/ 16. Подставим известные данные: h2 = 80/ 16 = 5 см. Ответ: 5. Вариант 13МБ2 Даны две коробки, имеющие форму правильной четырёхугольной призмы. Первая коробка в четыре с половиной раза выше второй, а вторая втрое шире первой. Во сколько раз объём первой коробки меньше объёма второй? Алгоритм выполнения: Записать формулу, для вычисления объема правильной четырехугольной призмы. Записать в общем виде формулу для нахождения объема в первом и втором случае. Найти отношение объемов. Преобразовать полученное выражение с учетом соотношения измерений первой и второй призмы. Сократить получившуюся дробь. Решение: Запишем формулу, для вычисления объема правильной четырехугольной призмы. V = a · b · c Запишем в общем виде формулу для нахождения объема в первом и втором случае. V1 = a1 · b1 · c1 V2 = a2 · b2 · c2 Найдем отношение объемов. V1 / V2 = (a1 · b1 · c1)/ ( a2 · b2 · c2) Преобразуем полученное выражение с учетом соотношения измерений первой и второй призмы. По условию c1 = 4,5 c2 (первая коробка в четыре с половиной раза выше второй), b2 = 3 b1 (вторая коробка втрое шире первой). Так как это правильные четырехугольные призмы, то в основании лежит квадрат, а значит глубина второй коробки тоже втрое больше глубины первой, то есть a2 = 3 a1 Подставим эти выражения в формулу отношения объемов: V1 / V2 = (a1 · b1 · c1)/ ( a2 · b2 · c2) = (a1 · b1 · 4,5c2)/ ( 3a1 · 3b1 · c2) = (a1 · b1 · 4,5c2)/ ( 9a1 · b1 · c2) Сократим получившуюся дробь на a1 · b1 · c2. Получим: V1 / V2 = (a1 · b1 · 4,5c2)/ ( 9a1 · b1 · c2) = 4,5/9 = ½. Объем первой коробочки в 2 раза меньше объема второй. Ответ: 2. Вариант 13МБ3 Даны две коробки, имеющие форму правильной четырёхугольной призмы. Первая коробка в полтора раза выше второй, а вторая втрое шире первой. Во сколько раз объём первой коробки меньше объёма второй? Алгоритм выполнения: Записать формулу, для вычисления объема правильной четырехугольной призмы. Записать в общем виде формулу для нахождения объема в первом и втором случае. Найти отношение объемов. Преобразовать полученное выражение с учетом соотношения измерений первой и второй призмы. Сократить получившуюся дробь. Решение: Запишем формулу, для вычисления объема правильной четырехугольной призмы. V = a · b · c Запишем в общем виде формулу для нахождения объема в первом и втором случае. V1 = a1 · b1 · c1 V2 = a2 · b2 · c2 Найдем отношение объемов. V1 / V2 = (a1 · b1 · c1)/ ( a2 · b2 · c2) Преобразуем полученное выражение с учетом соотношения измерений первой и второй призмы. По условию c1 = 1,5 c2 (первая коробка в полтора раза выше второй), b2 = 3 b1 (вторая коробка втрое шире первой). Так как это правильные четырехугольные призмы, то в основании лежит квадрат, а значит глубина второй коробки тоже втрое больше глубины первой, то есть a2 = 3 a1 Подставим эти выражения в формулу отношения объемов: V1 / V2 = (a1 · b1 · c1)/ ( a2 · b2 · c2) = (a1 · b1 · 1,5c2)/ ( 3a1 · 3b1 · c2) = (a1 · b1 · 1,5c2)/ ( 9a1 · b1 · c2) Сократим получившуюся дробь на a1 · b1 · c2. Получим: V1 / V2 = (a1 · b1 · 1,5c2)/ ( 9a1 · b1 · c2) = 1,5/9 = 15/(10 · 9) = 3/(2 · 9) = 1/ (2 · 3) = 1/6. Объем первой коробочки в 6 раза меньше объема второй. Ответ: 6. Вариант 13МБ4 От деревянного кубика отпилили все его вершины (см. рис.). Сколько граней у получившегося многогранника (невидимые ребра на рисунке не изображены)? Сначала вспомним сколько всего граней и вершин у куба: шесть граней и восемь вершин. Теперь на месте каждой вершины образуется новая грань после отпила, значит у модифицированного в задании куба шесть родных граней и восемь новых (после отпила). Итого получаем: 6 + 8 = 14 граней. Ответ: 14. Если бы нас спросили, а сколько вершин у нового “куба”. Очевидно, если вместо одной становится три, а их всего восемь, то получаем: 8 • 3 = 24 Вариант 13МБ5 Даны два цилиндра. Радиус основания и высота первого цилиндра равны соответственно 2 и 6, а второго – 6 и 4. Во сколько раз объем второго цилиндра больше объема первого? Алгоритм выполнения Записываем ф-лу для вычисления объема цилиндра. Вводим обозначения для радиуса основания и высоты 1-го цилиндра. Выражаем подобным образом аналогичные параметры 2-го цилиндра. Формируем формулы для объема 1-го и 2-го цилиндров. Вычисляем отношение объемов. Решение: Объем цилиндра равен: V=πR2H. Обозначим радиус основания 1-го цилиндра через R1, а его высоту – через Н1. Соответственно, радиус основания 2-го цилиндра обозначим через R2, а высоту – через Н2. Отсюда получим: V1=πR12H1, V2=πR22H2. Запишем искомое отношение объемов: . Подставляем в полученное отношение числовые данные: . Вывод: объем 2-го цилиндра больше объема 1-го в 6 раз. Вариант 13МБ6 В бак, имеющий форму прямой призмы, налито 5 л воды. После полного погружения в воду детали уровень воды в баке поднялся в 1,4 раза. Найдите объем детали. Ответ дайте в кубических сантиметрах, зная, что в одном литре 1000 кубических сантиметров. Алгоритм выполнения Вводим обозначения для объема до погружения детали и после. Пусть это будет соответственно V1 и V2. Фиксируем значение для V1. Выражаем V2 через V1. Находим значение V2. Переводим результат, полученный в литрах, в куб.см. Решение: Объем бака до погружения V1=5 (л). Т.к. после погружения детали объем стал равным V2. Согласно условию, увеличение составило 1,4 раза, поэтому V2=1,4V1. Отсюда получаем: V2=1,4·5=7 (л). Т.о., разница объемов, которая и составляет объем детали, равна: V2–V1=7–5=2 (л). 2 л=2·1000=2000 (куб.см). Вариант 13МБ7 Вода в сосуде цилиндрической формы находится на уровне h=80 см. На каком уровне окажется вода, если ее перелить в другой цилиндрический сосуд, у которого радиус основания вдвое больше, чем у первого? Ответ дайте в сантиметрах. Алгоритм выполнения Записываем ф-лу для расчета объема цилиндра. На основании этой формулы записываем 2 уравнения – для вычисления объема воды в 1-м и 2-м сосудах. Для этого используем в формуле соответствующие индексы 1 и 2. Поскольку воду просто переливают их одного сосуда в другой, то ее объем не изменяется. Поэтому приравниваем полученные уравнения. Из полученного единственного уравнения находим уровень воды во 2-м сосуде, выраженный высотой h2. Решение: Объем цилиндра равен: V=Sоснh=πR2h. Объем воды в 1-м сосуде: V1=πR12h1. Объем во 2-м сосуде: V2=πR22h2. Приравниваем V1 и V2: πR12h1=πR22h2. Сокращаем на π, выражаем h2: . По условию R2=2R1. Отсюда: . Вариант 13МБ8 От деревянной правильной треугольной призмы отпилили все ее вершины (см. рис.). Сколько вершин у получившегося многогранника (невидимые ребра на рисунке не изображены)? Алгоритм выполнения Определяем количество вершин у треугольной призмы. Анализируем изменения, которые произойдут при отпиливании всех вершин. Подсчитываем кол-во вершин у нового многогранника. Решение: Вершины призмы формируют вершины оснований (верхнего и нижнего). Поскольку основаниями правильной треугольной призмы являются правильные треугольники, то вершин у такой призмы 3·2=6 штук. Спилив вершины призмы, получим вместо них небольшие (по сравнению с размерами самой призмы) треугольники. Это отображено и на рисунке. То есть вместо каждой вершины образуется 3 новых. Следовательно, их кол-во станет равным: 6·3=18. Вариант 13МБ9 Даны две коробки, имеющие форму правильной четырехугольной призмы, стоящей на основании. Первая коробка в четыре с половиной раза ниже второй, а вторая второе уже первой. Во сколько раз объем первой коробки больше объема второй? Алгоритм выполнения Вводим обозначения для линейных параметров коробок и их объемов. Определяем зависимость линейных параметров согласно условию. Записываем формулу для вычисления объема призмы. Адаптируем эту формулу для объемов коробок. Находим отношение объемов. Решение: Т.к. форма коробок – правильная призма, то в их основании лежат квадраты. Поэтому можем обозначить длину и ширину каждой коробки одинаково. Пусть для первой коробки это а1, а для второй а2. Высоты коробок обозначим соответственно h1 и h2. Объемы – V1 и V2. Согласно условию, h2=4,5h1, а1=3а2. Объем призмы равен: V=Sоснh. Т.к. в основании коробок лежит квадрат, то Sосн=а2. Отсюда: V=a2h. Для 1-й коробки имеем: V1=a12h1. Для 2-й коробки: V2=a22h2. Тогда получаем отношение: Ответ: 2 Вариант 13МБ10 В сосуде, имеющем форму конуса, уровень жидкости достигает ½ высоты. Объем сосуда 1600 мл. Чему равен объем налитой жидкости? Ответ дайте в миллилитрах. Алгоритм выполнения Доказываем, что данные в условии конусы подобны. Определяем коэффициент подобия. Используя свойство для объемов подобных тел, находим объем жидкости. Решение: Если рассматривать сечение конуса по двум его противоположно расположенным образующим (осевое сечение), то видим, что полученные таким способом треугольники большого конуса и малого (образованного жидкостью) подобны. Это следует из равенства их углов. Т.е. имеем: у конусов подобны высоты и радиусы основания. Отсюда делаем вывод: т.к. линейные параметры конусов подобны, то и конусы подобны. По условию высота малого конуса (жидкости) составляет ½ высоты конуса. Значит, коэффициент подобия малого и большого конусов равен ½. Применяем св-во подобия тел, которое заключается в том, их объемы относятся как коэффициет подобия в кубе. Обозначим объем большого конуса V1, малого – V2. Получим: . Поскольку по условию V1=1600 мл, то V2=1600/8=200 мл. Вариант 13МБ11 Даны два шара с радиусами 4 и 1. Во сколько раз объем большего шара больше объема меньшего? Алгоритм выполнения Записываем формулу для вычисления объема шара. Адаптируем формулу для каждого из шаров. Для этого используем индексы 1 и 2. Записываем отношение объемов, вычисляем его, подставив числовые данные из условия. Решение: Объем шара вычисляется по ф-ле: . Отсюда объем 1-го (большего) шара равен , 2-го (меньшего) шара – . Составим отношение объемов: Подставляем в полученную формулу числовые данные из условия: Вывод: объем большего шара в 64 раза больше. Вариант 13МБ12 Даны два цилиндра. Радиус основания и высота первого цилиндра равны соответственно 4 и 18, а второго – 2 и 3. Во сколько раз площадь боковой поверхности первого цилиндра больше площади боковой поверхности второго? Алгоритм выполнения Записываем формулу для определения площади бок.поверхности цилиндра. Переписываем ее дважды с использованием соответствующих индексов – для 1-го (большего) и 2-го (меньшего) цилиндров. Находим отношение площадей. Вычисляем отношения, используя числовые данные из условия. Решение: Площадь бок.поверхности цилиндра вычисляется так: S=2πRH. Для 1-го цилиндра имеем: S1=2πR1H1. Для 2-го цилиндра: S2=2πR2H2. Составим отношение этих площадей: Найдем числовое значение полученного отношения: Вывод: площадь боковой поверхности 1-го цилиндра больше в 12 раз. Вариант 13МБ13 Однородный шар диаметром 3 см весит 162 грамма. Сколько граммов весит шар диаметром 2 см, изготовленный из того же материала? Алгоритм выполнения Записываем формулу для определения массы большего шаров через плотность и объем. Объем в этой формуле расписываем через ф-лу объема шара (через его радиус). Записываем ф-лу для массы меньшего шара, расписываем объем через радиус (по аналогии с пп.1 и 2). Поскольку оба шара изготовлены из одного и того же материала, то найденное значение для плотности можем использовать в ф-ле для массы меньшего шара. Вычисляем искомую массу. Решение: Масса большего (1-го) шара равна: m1=ρV1. Объем этого шара составляет V1=(4/3)πR13. Отсюда получаем: m1=(4/3)πρR13. Из этого уравнения выразим плотность: . Масса меньшего (2-го) шара равна: m2=ρV2. Объем шара: V2=(4/3)πR23. В ур-ние для m2 подставим выражения для ρ и V2. Получаем: Вычисляем m2: Вариант 13МБ14 В бак, имеющий форму правильной четырехугольной призмы со стороной основания, равной 40 см, налита жидкость. Чтобы измерить объем детали сложной формы, ее полностью погружают в эту жидкость. Найдите объем детали, если после ее погружения уровень жидкости в баке поднялся на 10 см. Ответ дайте в кубических сантиметрах. Алгоритм выполнения Определяем часть призмы, соответствующую объему погруженной детали. Вычисляем объем детали на основании формулы для определения объема прямой призмы с квадратом в основании. Решение: Погруженная в жидкость деталь занимает объем, соответствующий столбу жидкости, высота которого равна 10 см, т.е. разнице, возникшей между начальной высотой жидкости и конечной (после погружения). Это означает, что деталь имеет объем, равный части жидкости, занимающей объем 40х40х10 (см). Найдем этот объем: V=40·40·10=16000 (см3). |