Задача 1: У нас есть правильная шестиугольная пирамида SABCDEF, где сторона основания равна корень из 6, а боковое ребро равно 3. Нам нужно найти угол между прямыми AC и SD.
Шаги решения:
- Определение координат вершин:
- Пусть основание шестиугольника ABCDEF расположено в плоскости XY.
- Вершина S будет находиться над центром основания (высота). Если центр шестиугольника O, то его координаты (0, 0, 0).
- Координаты вершин основания можно определить следующим образом:
- A(√6/2, √6/2, 0)
- B(0, 3, 0)
- C(-√6/2, √6/2, 0)
- D(-√6/2, -√6/2, 0)
- E(0, -3, 0)
- F(√6/2, -√6/2, 0)
- Координаты вершины S: (0, 0, h), где h - высота. Используя теорему Пифагора, найдем h:
- (√6/2)² + h² = 3²
- h² = 9 - 3 = 6
- h = √6.
- Определение векторов:
- Вектор AC: C - A = (-√6/2 - √6/2, √6/2 - √6/2, 0) = (-√6, 0, 0).
- Вектор SD: D - S = (-√6/2, -√6/2, 0 - √6) = (-√6/2, -√6/2, -√6).
- Нахождение угла между векторами:
- Используем формулу: cos(θ) = (A * B) / (|A| * |B|), где A и B - векторы.
- Сначала найдем скалярное произведение A и B:
- A * B = (-√6) * (-√6/2) + 0 * (-√6/2) + 0 * (-√6) = 3.
- Теперь найдем длины векторов:
- |A| = √((-√6)² + 0² + 0²) = √6.
- |B| = √((-√6/2)² + (-√6/2)² + (-√6)²) = √(3/2 + 6) = √(15/2).
- Теперь подставим в формулу: cos(θ) = 3 / (√6 * √(15/2)).
- Нахождение угла θ:
- Используем арккосинус для нахождения угла.
Задача 2: У нас есть правильная шестиугольная призма ABCDEFA1B1C1D1E1F1, где сторона основания равна 3, а боковое ребро равно 4. Нам нужно найти угол между прямой AD и плоскостью ABB1.
Шаги решения:
- Определение координат вершин:
- Пусть основание шестиугольника ABCDEF расположено в плоскости XY.
- Координаты вершин основания:
- A(3/2, 3√3/2, 0)
- B(0, 3, 0)
- C(-3/2, 3√3/2, 0)
- D(-3/2, -3√3/2, 0)
- E(0, -3, 0)
- F(3/2, -3√3/2, 0)
- Координаты вершин на высоте 4:
- A1(3/2, 3√3/2, 4)
- B1(0, 3, 4)
- Определение вектора AD:
- Вектор AD: D - A = (-3/2 - 3/2, -3√3/2 - 3√3/2, 0 - 0) = (-3, -3√3, 0).
- Определение нормали плоскости ABB1:
- Вектор AB: B - A = (-3/2, 3/2, 0).
- Вектор AB1: B1 - A = (-3/2, 3, 4).
- Нормаль N = AB × AB1.
- Нахождение угла между вектором AD и нормалью N:
- Используем формулу: cos(θ) = (AD * N) / (|AD| * |N|).
Таким образом, мы можем найти угол между прямыми и плоскостями, следуя этим шагам.