74*. Все рёбра пирамиды SABCD, основанием которой является квадрат, равны между собой. Найдите угол между векторами:
Геометрия 11 класс Векторы и угол между ними угол между векторами геометрия 11 класс пирамиды с квадратным основанием векторы в геометрии задачи на векторы Новый
Для решения данной задачи начнем с того, что мы имеем пирамиду SABCD, основание которой является квадратом. Все рёбра этой пирамиды равны между собой, что означает, что она является правильной пирамидой. Обозначим длину ребер пирамиды как a.
Рассмотрим координаты точек:
Теперь найдем угол между векторами:
Вектор SA = A - S = (-a/2, -a/2, 0) - (0, 0, h) = (-a/2, -a/2, -h)
Вектор SB = B - S = (a/2, -a/2, 0) - (0, 0, h) = (a/2, -a/2, -h)
Чтобы найти угол между векторами, используем формулу:
cos(θ) = (SA • SB) / (|SA| |SB|), где • - скалярное произведение.
Скалярное произведение SA • SB = (-a/2)(a/2) + (-a/2)(-a/2) + (-h)(-h) = -a^2/4 + a^2/4 + h^2 = h^2.
Далее, |SA| = sqrt((-a/2)^2 + (-a/2)^2 + (-h)^2) = sqrt(a^2/4 + a^2/4 + h^2) = sqrt(a^2/2 + h^2).
Аналогично, |SB| = sqrt(a^2/2 + h^2).
Следовательно, cos(θ) = h^2 / (a^2/2 + h^2).
Вектор SD = D - S = (-a/2, a/2, 0) - (0, 0, h) = (-a/2, a/2, -h)
Вектор AD = D - A = (-a/2, a/2, 0) - (-a/2, -a/2, 0) = (0, a, 0)
Скалярное произведение SD • AD = (-a/2)(0) + (a/2)(a) + (-h)(0) = a^2/2.
Длина |SD| = sqrt((-a/2)^2 + (a/2)^2 + (-h)^2) = sqrt(a^2/4 + a^2/4 + h^2) = sqrt(a^2/2 + h^2).
Длина |AD| = sqrt(0^2 + a^2 + 0^2) = a.
Таким образом, cos(θ) = (a^2/2) / (sqrt(a^2/2 + h^2) * a).
Векторы SB и SD мы уже нашли. Скалярное произведение SB • SD = (a/2)(-a/2) + (-a/2)(a/2) + (-h)(-h) = -a^2/4 - a^2/4 + h^2 = h^2 - a^2/2.
Длины |SB| и |SD| уже найдены. Таким образом, cos(θ) = (h^2 - a^2/2) / (sqrt(a^2/2 + h^2) * sqrt(a^2/2 + h^2)).
Вектор AS = S - A = (0, 0, h) - (-a/2, -a/2, 0) = (a/2, a/2, h).
Вектор AC = C - A = (a/2, a/2, 0) - (-a/2, -a/2, 0) = (a, a, 0).
Скалярное произведение AS • AC = (a/2)(a) + (a/2)(a) + (h)(0) = a^2.
Длины |AS| = sqrt((a/2)^2 + (a/2)^2 + h^2) = sqrt(a^2/4 + a^2/4 + h^2) = sqrt(a^2/2 + h^2).
|AC| = sqrt(a^2 + a^2) = a*sqrt(2).
Таким образом, cos(θ) = a^2 / (sqrt(a^2/2 + h^2) * a*sqrt(2)).
Векторы AC и AD мы уже нашли. Скалярное произведение AC • AD = (a)(0) + (a)(a) + (0)(0) = a^2.
Длины |AC| и |AD| уже найдены. Таким образом, cos(θ) = a^2 / (a*sqrt(2) * a) = 1/sqrt(2).
Теперь мы можем использовать значения углов, чтобы найти их величины, используя арккосинус:
Таким образом, мы нашли углы между указанными векторами в пирамиде SABCD.