Треугольника АВС задан координатами своих вершин А(-1;5;3), В(7;-1;3), С(3;-2;6) а) Определить вид треугольника; б) найти координаты точки M - середины СА и длину ВМ
а) Для определения вида треугольника АВС необходимо проверить его стороны и углы.
1. Найдем длину каждой стороны треугольника:
a = √[(x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2] - длина стороны AB
b = √[(x3 - x2)^2 + (y3 - y2)^2 + (z3 - z2)^2] - длина стороны BC
c = √[(x3 - x1)^2 + (y3 - y1)^2 + (z3 - z1)^2] - длина стороны AC
где (x1, y1, z1), (x2, y2, z2) и (x3, y3, z3) - координаты вершин треугольника АВС.
Теперь определим варианты для полученных значений косинусов:
- Если все косинусы равны нулю, то треугольник является прямоугольным.
- Если все косинусы положительны и меньше 1, то треугольник остроугольный.
- Если хотя бы один косинус равен 1, то треугольник является прямоугольным.
- Если хотя бы один косинус отрицателен или больше 1, то треугольник является тупоугольным.
В данном случае, значит треугольник является прямоугольным, так как cosA равен нулю.
б) Чтобы найти координаты точки M - середины СА, нужно найти среднее арифметическое каждой из координат вершин С и А:
xm = (x1 + x3) / 2
ym = (y1 + y3) / 2
zm = (z1 + z3) / 2
1. Найдем длину каждой стороны треугольника:
a = √[(x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2] - длина стороны AB
b = √[(x3 - x2)^2 + (y3 - y2)^2 + (z3 - z2)^2] - длина стороны BC
c = √[(x3 - x1)^2 + (y3 - y1)^2 + (z3 - z1)^2] - длина стороны AC
где (x1, y1, z1), (x2, y2, z2) и (x3, y3, z3) - координаты вершин треугольника АВС.
Вычисляя по формулам, получим:
a = √[(7 - (-1))^2 + ((-1) - 5)^2 + (3 - 3)^2] = √[(8)^2 + (-6)^2 + (0)^2] = √(64 + 36 + 0) = √100 = 10
b = √[(3 - 7)^2 + ((-2) - (-1))^2 + (6 - 3)^2] = √[(-4)^2 + (-1)^2 + (3)^2] = √(16 + 1 + 9) = √26
c = √[(3 - (-1))^2 + ((-2) - 5)^2 + (6 - 3)^2] = √[(4)^2 + (-7)^2 + (3)^2] = √(16 + 49 + 9) = √74
2. Найдем углы треугольника:
cosA = [(b^2 + c^2 - a^2) / (2bc)]
cosB = [(c^2 + a^2 - b^2) / (2ca)]
cosC = [(a^2 + b^2 - c^2) / (2ab)]
Вычисляя по формулам, получим:
cosA = [(26 + 74 - 100) / (2 * √(26) * √(74))] = [0 / (2 * √(26) * √(74))] = 0
cosB = [(74 + 100 - 26) / (2 * √(74) * 10)] = [148 / (2 * 10 * √(74))] = 148 / (20 * √(74))
cosC = [(100 + 26 - 74) / (2 * 10 * √(74))] = [52 / (20 * √(74))] = 52 / (20 * √(74))
Теперь определим варианты для полученных значений косинусов:
- Если все косинусы равны нулю, то треугольник является прямоугольным.
- Если все косинусы положительны и меньше 1, то треугольник остроугольный.
- Если хотя бы один косинус равен 1, то треугольник является прямоугольным.
- Если хотя бы один косинус отрицателен или больше 1, то треугольник является тупоугольным.
В данном случае, значит треугольник является прямоугольным, так как cosA равен нулю.
б) Чтобы найти координаты точки M - середины СА, нужно найти среднее арифметическое каждой из координат вершин С и А:
xm = (x1 + x3) / 2
ym = (y1 + y3) / 2
zm = (z1 + z3) / 2
Вычисляя по формулам, получим:
xm = (-1 + 3) / 2 = 1 / 2 = 0.5
ym = (5 + (-2)) / 2 = 3 / 2 = 1.5
zm = (3 + 6) / 2 = 9 / 2 = 4.5
Таким образом, координаты точки M равны (0.5, 1.5, 4.5).
Для нахождения длины ВМ, нужно найти длину отрезка ВМ используя формулу:
BM = √[(x3 - x2)^2 + (y3 - y2)^2 + (z3 - z2)^2]
Подставляя значения, получим:
BM = √[(3 - 7)^2 + ((-2) - (-1))^2 + (6 - 3)^2] = √[(-4)^2 + (-1)^2 + (3)^2] = √(16 + 1 + 9) = √26
Длина отрезка ВМ равна √26.