В правильной треугольной пирамиде SABC с вершиной S, где все ребра равны 4, точка N является серединой ребра AС, точка O - центром основания пирамиды, а точка P делит отрезок SO в соотношении 3:1, считая от вершины. Какое расстояние от точки B до прямой NP?
Геометрия10 классГеометрия многогранниковправильная треугольная пирамидарасстояние от точки до прямойгеометрияребра пирамидысерединные точкицентр основанияделение отрезкатреугольникзадачи по геометрии
Для решения задачи найдем расстояние от точки B до прямой NP, используя геометрические свойства правильной треугольной пирамиды и координатный метод.
Шаг 1: Определение координат точекДля нахождения высоты h используем теорему Пифагора. Высота h равна:
h = √(4² - (2√3)²) = √(16 - 12) = √4 = 2.
Таким образом, координаты точки S будут (2, (2√3)/3, 2).
Шаг 2: Определение точек N и OТочка P делит отрезок SO в соотношении 3:1. Мы можем использовать формулу для нахождения точки, делящей отрезок в заданном соотношении:
Теперь найдем уравнение прямой NP. Вектор NP можно найти как разность координат P и N:
Уравнение прямой NP можно записать в параметрической форме:
Теперь найдем расстояние от точки B (4, 0, 0) до прямой NP. Для этого используем формулу расстояния от точки до прямой в пространстве:
Расстояние = |(AB x AP)| / |AB|, где AB - вектор от точки A до точки B, AP - вектор от точки A до точки P.
Сначала найдем векторы:
Теперь найдем векторное произведение AB и AP:
AB x AP = |i j k|
|4 0 0|
|2 (2√3)/3 3/2|
Рассчитываем определитель:
AB x AP = (0 - 0)i - (0 - 6)j + (4*(2√3)/3 - 0)k = (0, -6, (8√3)/3).
Теперь найдем длину этого вектора:
|AB x AP| = √(0² + (-6)² + ((8√3)/3)²) = √(36 + 64/3) = √(108/3 + 64/3) = √(172/3).
Теперь найдем |AB|:
|AB| = √(4² + 0² + 0²) = 4.
Теперь подставим значения в формулу расстояния:
Расстояние = |(AB x AP)| / |AB| = √(172/3) / 4.
Ответ:Расстояние от точки B до прямой NP равно √(172)/12.