Дан куб ABCDA1B1C1D1. На рёбрах B1C1 и C1D1 соответственно находятся точки N и M так, что B1N:NC1=1:4; C1M:MD1=1:1. Каков косинус угла α между прямыми BN и CM, если длина ребра куба равна 1 единице измерения? Ответ: cosα= −−−−−−√.
Математика11 классВекторы и геометрия в пространствематематика 11 класскуб ABCDA1B1C1D1угол между прямымикосинус углазадачи на геометриюкоординаты точекдлина ребра кубапропорции отрезков
Давайте решим задачу шаг за шагом. У нас есть куб ABCDA1B1C1D1 с длиной ребра 1. Сначала определим координаты всех вершин куба:
Теперь определим координаты точек N и M на рёбрах B1C1 и C1D1 соответственно.
Сначала найдем координаты точки N. По условию, отношение B1N к NC1 равно 1:4. Это значит, что точка N делит отрезок B1C1 в отношении 1:4. Длина отрезка B1C1 равна 1 (так как длина ребра куба равна 1). Таким образом, длина отрезка B1N составит 1/5 от длины B1C1, а длина отрезка NC1 составит 4/5 от длины B1C1.
Координаты точки N можно вычислить следующим образом:
Таким образом, N(1, 1/5, 1).
Теперь найдем координаты точки M. По условию, отношение C1M к MD1 равно 1:1. Это значит, что точка M делит отрезок C1D1 пополам. Поскольку длина отрезка C1D1 также равна 1, то M находится на середине отрезка C1D1.
Координаты точки M можно вычислить следующим образом:
Таким образом, M(1/2, 1, 1).
Теперь у нас есть координаты точек N и M, а также мы можем найти векторы BN и CM.
Вектор BN можно найти, вычитая координаты точки N из координат точки B:
Вектор CM можно найти, вычитая координаты точки M из координат точки C:
Теперь мы можем найти косинус угла α между векторами BN и CM. Для этого используем формулу:
cos(α) = (BN • CM) / (|BN| * |CM|),
где "•" обозначает скалярное произведение, а |BN| и |CM| - длины векторов BN и CM соответственно.Сначала найдем скалярное произведение BN и CM:
Теперь найдем длины векторов BN и CM:
Теперь подставим все найденные значения в формулу для косинуса угла:
Таким образом, окончательный ответ: cos(α) = 10 / √130.