В пирамиде АВСD, где вершина А имеет координаты (4,1,3), каковы уравнения грани α, ребра l, высоты h, длина высоты h, координаты основания Н высоты пирамиды и угол φ между ребром l и плоскостью α? Вершины B, C, D имеют координаты B(7,6,0), C(-2,-3,0), D(4,-8,5), где α = (ABC), l=CD, h=DH. Пожалуйста, вычислите длину высоты, координаты точки Н и значение тригонометрической функции угла с точностью до сотых.
Геометрия 11 класс Геометрия пространственных фигур пирамида ABCD координаты вершин уравнение грани длина высоты угол между ребром и плоскостью тригонометрическая функция высота пирамиды координаты основания высоты Новый
Для решения задачи о пирамиде ABCD с заданными вершинами, мы будем последовательно находить необходимые элементы: уравнение грани α, длину высоты h, координаты основания Н высоты и угол φ между ребром l и плоскостью α.
1. Уравнение грани α (плоскости ABC)Для нахождения уравнения плоскости, проходящей через три точки A, B и C, используем векторное произведение. Сначала найдем векторы AB и AC:
Теперь найдем векторное произведение AB и AC для получения нормали к плоскости:
Вычисляем определитель:
Таким образом, нормальный вектор n = (-27, 9, 18). Уравнение плоскости имеет вид:
-27(x - 4) + 9(y - 1) + 18(z - 3) = 0.
Упрощая это уравнение, получаем:
-27x + 9y + 18z = -108 + 9 + 54 = -45.
Итак, уравнение грани α:
-27x + 9y + 18z + 45 = 0.
2. Ребро l (CD)Ребро CD соединяет точки C и D. Его вектор можно найти так:
Высота DH опускается из точки D на плоскость α. Чтобы найти точку H, нам нужно решить систему уравнений, состоящую из уравнения плоскости α и уравнения прямой, проходящей через D и перпендикулярной к плоскости.
Уравнение прямой в параметрической форме:
Подставим эти выражения в уравнение плоскости α:
-27(4 + 6t) + 9(-8 - 5t) + 18(5 + 5t) + 45 = 0.
Упрощаем:
-108 - 162t - 72 - 45t + 90 + 90t + 45 = 0.
Соберем подобные:
-162t - 45t + 90t = 0, -108 - 72 + 90 + 45 = 0.
Итак:
-117t = 0, t = 0.
Теперь подставим t = 0 в уравнения прямой:
Таким образом, точка H имеет координаты (4, -8, 5).
4. Длина высоты hДлина высоты DH равна расстоянию от точки D до точки H:
Так как H совпадает с D, высота равна 0.
5. Угол φ между ребром l и плоскостью αДля нахождения угла φ между вектором CD и нормальным вектором плоскости α, используем формулу:
cos(φ) = (CD * n) / (|CD| * |n|).
Сначала найдем скалярное произведение:
Теперь найдем длины векторов CD и n:
Теперь подставим в формулу:
cos(φ) = -117 / (√86 * √1134).
Теперь найдем угол φ:
φ = arccos(cos(φ)).
После вычислений получаем угол φ с точностью до сотых.
Таким образом, мы нашли:
Если у вас есть дополнительные вопросы или необходимо уточнить какие-либо шаги, не стесняйтесь спрашивать!