Ответ: Решения ниже
Краткое пояснение: Решим задачи по геометрии, используя свойства векторов и координат в пространстве.
Задание 1
Найдем координаты вектора AM, где M - середина BC.
- Координаты точки M: \[M = (\frac{1+3}{2}, \frac{0-2}{2}, \frac{4+1}{2}) = (2, -1, 2.5)\]
- Координаты вектора AM: \[AM = (2-(-1), -1-2, 2.5-3) = (3, -3, -0.5)\]
Ответ: (3, -3, -0.5)
Задание 2
Найдем координаты вектора b, зная, что |b| = 28 и векторы a и b противоположно направлены.
- Вектор a: \[a = (-6, 4, 12)\]
- Длина вектора a: \[|a| = \sqrt{(-6)^2 + 4^2 + 12^2} = \sqrt{36 + 16 + 144} = \sqrt{196} = 14\]
- Вектор b противоположно направлен вектору a, значит: \[b = -k \cdot a\]
- Длина вектора b: \[|b| = 28\]
- Тогда: \[|-k \cdot a| = 28 \Rightarrow |k| \cdot |a| = 28 \Rightarrow |k| \cdot 14 = 28 \Rightarrow |k| = 2\]
- Так как векторы a и b противоположно направлены, то k = -2.
- Следовательно: \[b = -2 \cdot (-6, 4, 12) = (12, -8, -24)\]
Ответ: (12, -8, -24)
Задание 3
Докажем, что треугольник ABC - прямоугольный.
- Координаты точек: A(-1, 5, 3), B(-1, -3, 9), C(3, -2, 6)
- Векторы:
Вычисление векторов
- \[\overrightarrow{AB} = (-1 - (-1), -3 - 5, 9 - 3) = (0, -8, 6)\]
- \[\overrightarrow{BC} = (3 - (-1), -2 - (-3), 6 - 9) = (4, 1, -3)\]
- \[\overrightarrow{AC} = (3 - (-1), -2 - 5, 6 - 3) = (4, -7, 3)\]
- Проверим, выполняется ли теорема Пифагора (квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов).
Вычисление длин векторов в квадрате
- \[AB^2 = 0^2 + (-8)^2 + 6^2 = 0 + 64 + 36 = 100\]
- \[BC^2 = 4^2 + 1^2 + (-3)^2 = 16 + 1 + 9 = 26\]
- \[AC^2 = 4^2 + (-7)^2 + 3^2 = 16 + 49 + 9 = 74\]
- Проверим: \[AB^2 = BC^2 + AC^2 \Rightarrow 100 = 26 + 74 \Rightarrow 100 = 100\]
- Теорема Пифагора выполняется, значит, треугольник ABC - прямоугольный.
Ответ: Треугольник ABC - прямоугольный
Задание 4
Найдем площадь треугольника ABC, если A(4, 5, 4), B(2, 3, -4), C(7, 0, 0) и AC = BC.
Вычисление векторов
- \[\overrightarrow{AC} = (7 - 4, 0 - 5, 0 - 4) = (3, -5, -4)\]
- \[\overrightarrow{BC} = (7 - 2, 0 - 3, 0 - (-4)) = (5, -3, 4)\]
- Найдем длины сторон AC и BC:
Вычисление длин сторон
- \[AC = \sqrt{3^2 + (-5)^2 + (-4)^2} = \sqrt{9 + 25 + 16} = \sqrt{50}\]
- \[BC = \sqrt{5^2 + (-3)^2 + 4^2} = \sqrt{25 + 9 + 16} = \sqrt{50}\]
- Так как AC = BC, треугольник равнобедренный.
Вычисление вектора AB
- \[\overrightarrow{AB} = (2 - 4, 3 - 5, -4 - 4) = (-2, -2, -8)\]
Вычисление длины AB
- \[AB = \sqrt{(-2)^2 + (-2)^2 + (-8)^2} = \sqrt{4 + 4 + 64} = \sqrt{72}\]
- Площадь треугольника можно найти через векторное произведение:
Векторное произведение AC и BC
- \[\overrightarrow{AC} \times \overrightarrow{BC} = ((-5) \cdot 4 - (-3) \cdot (-4), - (3 \cdot 4 - 5 \cdot (-4)), 3 \cdot (-3) - 5 \cdot (-5)) = (-20 - 12, - (12 + 20), -9 + 25) = (-32, -32, 16)\]
Вычисление площади
- \[S = \frac{1}{2} |\overrightarrow{AC} \times \overrightarrow{BC}| = \frac{1}{2} \sqrt{(-32)^2 + (-32)^2 + 16^2} = \frac{1}{2} \sqrt{1024 + 1024 + 256} = \frac{1}{2} \sqrt{2304} = \frac{1}{2} \cdot 48 = 24\]
Ответ: 24
Ответ: Решения выше