Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Сложение векторов: длина суммы векторов и теорема косинусов

Видео:Площадь треугольника, построенного на векторахСкачать

Площадь треугольника, построенного на векторах

Определения скалярного произведения векторов через угол между ними

Сложение векторов по правилу треугольника (суммой векторов Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеназывается вектор Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике, начало которого совпадает с началом вектора Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике, а конец — с концом вектора Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике, при условии, что начало вектора Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеприложено к концу вектора Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике) даёт возможность упрощать выражение перед вычислением произведений векторов.

Сложение векторов, заданных координатами (при сложении одноимённые координаты складываются) даёт возможность узнать, как расположен относительно начала координат вектор, являющийся суммой слагаемых векторов. Подробно эти две операции разбирались на уроке «Векторы и операции над векторами».

Теперь же нам предстоит узнать, как найти длину вектора, являющегося результатом сложения векторов. Для этого потребуется использовать теорему косинусов. Такую задачу приходится решать, например, когда дорога из пункта A в пункт С — не прямая, а отклоняется от прямой, чтобы пройти ещё через какой-то пункт B, а нужно узнать длину предполагаемой прямой дороги. Кстати, геодезия — одна из тех сфер деятельности, где тригонометрические функции применяются во всех их полноте.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

При сложении векторов для нахождения длины суммы векторов используется теорема косинусов. Пусть Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике— векторы, Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике— угол между ними, а Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике— сумма векторов как результат сложения векторов по правилу треугольника. Тогда верно следующее соотношение:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике,

где Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике— угол, смежный с углом Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. У смежных углов одна сторона общая, а другие стороны лежат на одной прямой (см. рисунок выше).

Поэтому для сложения векторов и определения длины суммы векторов нужно извлечь квадратный корень из каждой части равенства, тогда получится формула длины:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

В случае вычитания векторов (Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике) происходит сложение вектора Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникес вектором Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике, противоположным вектору Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике, то есть имеющим ту же длину, но противоположным по направлению. Углы между и Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи между Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеявляются смежными углами, у них, как уже было отмечено, одна сторона общая, а другие стороны лежат на одной прямой. В случае вычитания векторов для нахождения длины разности векторов нужно знать следующее свойство косинусов смежных углов:

косинусы смежных углов равны по абсолютной величине (величине по модулю), но имеют противоположные знаки.

Перейдём к примерам.

Видео:Математика без Ху!ни. Смешанное произведение векторовСкачать

Математика без Ху!ни. Смешанное произведение векторов

Сложение векторов — решение примеров

Пример 1. Векторы Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеобразуют угол Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Их длины: Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Выполнить сложение векторов и найти их сумму Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Выполнить вычитание векторов и найти их разность Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Решение. Из элементарной тригонометрии известно, что Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Шаг 1. Выполняем сложение векторов. Находим длину суммы векторов, поставляя в формулу длины косинус угла, смежного с углом между векторами:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Шаг 2. Выполняем вычитание векторов. Находим длину разности векторов, подставляя в формулу косинус «изначального» угла:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Выполнить сложение и вычитание векторов самостоятельно, а затем посмотреть решение

Пример 2. Векторы Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеобразуют угол Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Их длины: Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Выполнить сложение векторов и найти их сумму Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Выполнить вычитание векторов и найти их разность Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Пример 3. Даны длины векторов Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи длина их суммы Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Найти длину их разности Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Шаг 1. По теореме косинусов составляем уравнение, чтобы найти косинус угла, смежного с углом между векторами и находим его:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Не забываем, что косинус смежного угла получился со знаком минус. Это значит, что косинус «изначального» угла будет со знаком плюс.

Шаг 2. Выполняем вычитание векторов. Находим длину разности векторов, подставляя в формулу косинус «изначального» угла:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Пример 4. Даны длины векторов Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи длина их разности Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Найти длину их суммы Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Шаг 1. По теореме косинусов составляем уравнение, чтобы найти косинус «изначального» угла (задача обратная по отношению к примеру 1) и находим его:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Шаг 2. Меняем знак косинуса и получаем косинус смежного угла между Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Шаг 3. Выполняем сложение векторов. Находим длину суммы векторов, подставляя в формулу косинус смежного угла:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Пример 5. Векторы Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникевзаимно перпендикулярны, а их длины Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Найти длину их суммы Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи и длину их разности Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Два смежных угла, как нетрудно догадаться из приведённого в начале урока определения, в сумме составляют 180 градусов. Следовательно, смежный с прямым углом (90 градусов) угол — тоже прямой (тоже 90 градусов). Косинус такого угла равен нулю, то же самое относится и к косинусу смежного угла. Поэтому, подставляя это значение в выражения под корнем в формуле длины суммы и разности векторов, получаем нули как последние выражения — произведения под знаком корня. То есть длины суммы и разности данных векторов равны, вычисляем их:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Пример 6. Какому условию должны удовлетворять векторы Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике, чтобы имели место слелующие соотношения:

1) длина суммы векторов равна длине разности векторов, т. е. Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике,

2) длина суммы векторов больше длины разности векторов, т. е. Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике,

3) длина суммы векторов меньше длины разности векторов, т. е. Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике?

Находим условие для первого соотношения. Для этого решаем следующее уравнение:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

То есть, для того, чтобы длина суммы векторов была равна длине их разности, необходимы, чтобы косинус угла между ними и косинус смежного ему угла были равны. Это условие выполняется, когда углы образуют прямой угол.

Находим условие для второго соотношения. Решаем уравнение:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Найденное условие выполняется, когда косинус угла между векторами меньше косинуса смежных углов. То есть, чтобы длина суммы векторов была больше длины разности векторов, необходимо, чтобы углы образовали острый угол (пример 1).

Находим условие для третьего соотношения. Решаем уравнение:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Найденное условие выполняется, когда косинус угла между векторами больше косинуса смежных углов. То есть, чтобы длина суммы векторов была меньше длины разности векторов, необходимо, чтобы углы образовали тупой угол.

Видео:Вектор. Сложение и вычитание. 9 класс | МатематикаСкачать

Вектор. Сложение и вычитание. 9 класс | Математика

Векторное произведение векторов

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

О чем эта статья:

11 класс, ЕГЭ/ОГЭ

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат (в правом нижнем углу экрана).

Видео:Выразить векторы. Разложить векторы. Задачи по рисункам. ГеометрияСкачать

Выразить векторы. Разложить векторы. Задачи по рисункам. Геометрия

Определение векторного произведения

Система координат — способ определить положение и перемещение точки или тела с помощью чисел или других символов.

Координаты — это совокупность чисел, которые определяют положение какого-либо объекта на прямой, плоскости, поверхности или в пространстве. Как найти координаты точки мы рассказали в этой статье.

Скаляр — это величина, которая полностью определяется в любой координатной системе одним числом или функцией.

Вектор — направленный отрезок прямой, для которого указано, какая точка является началом, а какая — концом.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Вектор с началом в точке A и концом в точке B принято обозначать как →AB. Векторы также можно обозначать малыми латинскими буквами со стрелкой или черточкой над ними, вот так: →a.

Коллинеарность — отношение параллельности векторов. Два ненулевых вектора называются коллинеарными, если они лежат на параллельных прямых или на одной прямой.

Проще говоря это «параллельные» векторы. Коллинеарные векторы могут быть одинаково направлены или противоположно направлены. Основное обозначение — →a || →b. Сонаправленные коллинеарные векторы обозначаются так →a ↑↑ →b, противоположно направленные — →a ↑↓ →b.

Прежде чем дать определение векторного произведения, разберемся с ориентацией упорядоченной тройки векторов →a, →b, →c в трехмерном пространстве.

Отложим векторы →a, →b, →c от одной точки. В зависимости от направления вектора →c тройка →a, →b, →c может быть правой или левой.

Посмотрим с конца вектора →c на то, как происходит кратчайший поворот от вектора →a к →b. Если кратчайший поворот происходит против часовой стрелки, то тройка векторов →a, →b, →c называется правой, по часовой стрелке — левой.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Теперь возьмем два неколлинеарных вектора →a и →b. Отложим от точки А векторы →AB = →a и →AC = →b. Построим некоторый вектор →AD = →c, перпендикулярный одновременно и →AB и →AC.

Очевидно, что при построении вектора →AD = →c мы можем поступить по-разному, если зададим ему либо одно направление, либо противоположное.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

В зависимости от направления вектора →AD = →c упорядоченная тройка векторов →a, →b, →c может быть правой или левой.

И сейчас мы подошли к определению векторного произведения. Оно дается для двух векторов, которые заданы в прямоугольной системе координат трехмерного пространства.

Еще не устали от теории? Онлайн-школа Skysmart предлагает обучение на курсах по математике — много практики и поддержка внимательных преподавателей!

Векторным произведением двух векторов →a и →b, которые заданы в прямоугольной системе координат трехмерного пространства, называется такой вектор →c, что:

  • он является нулевым, если векторы →a и →b коллинеарны;
  • он перпендикулярен и вектору →a и вектору →b;
    Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике
  • длина векторного произведения равна произведению длин векторов →a и →b на синус угла между ними
    Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике
  • тройка векторов →a, →b, →c ориентирована так же, как и заданная система координат.

Векторным произведением вектора →a на вектор →b называется вектор →c, длина которого численно равна площади параллелограмма построенного на векторах →a и →b, перпендикулярный к плоскости этих векторов и направленный так, чтобы наименьшее вращение от →a к →b вокруг вектора c осуществлялось против часовой стрелки, если смотреть с конца вектора →c.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Векторное произведение двух векторов a = и b = в декартовой системе координат — это вектор, значение которого можно вычислить, используя формулы вычисления векторного произведения векторов:

  • Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике
  • Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Векторное произведение векторов →a и →b обозначается как [→a • →b].

Другое определение связано с правой рукой человека, откуда и есть название. На рисунке тройка векторов →a, →b, [→a • →b] является правой.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Еще есть аналитический способ определения правой и левой тройки векторов — он требует задания в рассматриваемом пространстве правой или левой системы координат, причём не обязательно прямоугольной и ортонормированной.

Нужно составить матрицу, первой строкой которой будут координаты вектора →a, второй — вектора →b, третьей — вектора →c. Затем, в зависимости от знака определителя этой матрицы, можно сделать следующие выводы:

  • Если определитель положителен, то тройка векторов имеет ту же ориентацию, что и система координат.
  • Если определитель отрицателен, то тройка векторов имеет ориентацию, противоположную ориентации системы координат.
  • Если определитель равен нулю, то векторы компланарны (линейно зависимы).

Видео:Как находить угол между векторамиСкачать

Как находить угол между векторами

Координаты векторного произведения

Рассмотрим векторное произведение векторов в координатах.

Сформулируем второе определение векторного произведения, которое позволяет находить его координаты по координатам заданных векторов.

В прямоугольной системе координат трехмерного пространства векторное произведение двух векторов →a = (ax, ay, az) и →b = (bx, by, bz) есть вектор

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

→i, →j, →k — координатные векторы.

Это определение показывает нам векторное произведение в координатной форме.

Векторное произведение удобно представлять в виде определителя квадратной матрицы третьего порядка, первая строка которой есть орты →i, →j, →k, во второй строке находятся координаты вектора →a, а в третьей — координаты вектора →b в заданной прямоугольной системе координат:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Если разложим этот определитель по элементам первой строки, то получим равенство из определения векторного произведения в координатах:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Важно отметить, что координатная форма векторного произведения согласуется с определением,которое мы дали в первом пункте этой статьи. Более того, эти два определения векторного произведения эквивалентны.

Видео:Найдите площадь треугольника АВС, если А(5;2;6), В(1;2;0), С(3;0;3)Скачать

Найдите площадь треугольника АВС, если А(5;2;6), В(1;2;0), С(3;0;3)

Свойства векторного произведения

Векторное произведение в координатах представляется в виде определителя матрицы:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

На основании свойств определителя можно легко обосновать свойства векторного произведения векторов:

  1. Антикоммутативность
    Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике
  2. Свойство дистрибутивности
    Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике
Сочетательное свойство
Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

, где λ произвольное действительное число.

Для большей ясности докажем свойство антикоммутативности векторного произведения.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Нам известно, что значение определителя матрицы изменяется на противоположное, если переставить местами две строки, поэтому

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

что доказывает свойство антикоммутативности векторного произведения.

Чтобы найти модуль векторного произведения векторов u и v нужно найти площадь параллелограмма, который построен на данных векторах: S = | u × v | = | u | * | v | * sinθ, где θ — угол между векторами.

Векторное произведение векторов u и v равно нулевому вектору, если u и v параллельны (коллинеарны): u × v = 0, если u ∥ v (θ = 0).

Видео:Угол между векторами | МатематикаСкачать

Угол между векторами | Математика

Примеры решения задач

Пример 1

а) Найти длину векторного произведения векторов →a и →b, если |→a| = 2, |→b| = 3, ∠(→a, →b) = π/3.

б) Найти площадь параллелограмма, построенного на векторах →a и →b, если |→a| = 2, |→b| = 3, ∠(→a, →b) = π/3.

а) По условию требуется найти длину векторного произведения. Подставляем данные в формулу:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Так как в задаче речь идет о длине, то в ответе указываем размерность — единицы.

б) По условию требуется найти площадь параллелограмма, который построен на векторах →a и →b. Площадь такого параллелограмма численно равна длине векторного произведения:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Пример 2

Найти |[-3→a x 2→b]|, если |→a| = 1/2, |→b| = 1/6, ∠(→a, →b) = π/2.

По условию снова нужно найти длину векторного произведения. Используем нашу формулу:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Согласно ассоциативным законам, выносим константы за переделы векторного произведения.

Выносим константу за пределы модуля, при этом модуль позволяет убрать знак минус. Длина же не может быть отрицательной.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Пример 3

Даны вершины треугольника A (0, 2, 0), B (-2, 5,0), C (-2, 2, 6). Найти его площадь.

Сначала найдём векторы:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Затем векторное произведение:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Вычислим его длину:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Подставим данные в формулы площадей параллелограмма и треугольника:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Видео:18+ Математика без Ху!ни. Скалярное произведение векторов. Угол между векторами.Скачать

18+ Математика без Ху!ни. Скалярное произведение векторов. Угол между векторами.

Геометрический смысл векторного произведения

По определению длина векторного произведения векторов равна

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

А из курса геометрии средней школы мы знаем, что площадь треугольника равна половине произведения длин двух сторон треугольника на синус угла между ними.

Поэтому длина векторного произведения равна удвоенной площади треугольника, имеющего сторонами векторы →a и →b, если их отложить от одной точки. Проще говоря, длина векторного произведения векторов →a и →b равна площади параллелограмма со сторонами |→a| и |→b| и углом между ними, равным (→a, →b). В этом состоит геометрический смысл векторного произведения.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Видео:Нахождение длины вектора через координаты. Практическая часть. 9 класс.Скачать

Нахождение длины вектора через координаты. Практическая часть. 9 класс.

Физический смысл векторного произведения

В механике — одном из разделов физики — благодаря векторному произведению можно определить момент силы относительно точки пространства. Поэтому сформулируем еще одно важное определение.

Под моментом силы →F, приложенной к точке B, относительно точки A понимается следующее векторное произведение [→A B × →F].

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Вектор линейной скорости →V точки M колеса равен векторному произведению вектора угловой скорости →W и радиус-вектора точки колеса, то есть →V = →W`→rM.

Видео:Вычисляем угол через координаты вершинСкачать

Вычисляем угол через координаты вершин

Векторы в пространстве и метод координат

Существует два способа решения задач по стереометрии

Первый — классический — требует отличного знания аксиом и теорем стереометрии, логики, умения построить чертеж и свести объемную задачу к планиметрической. Способ хорош тем, что развивает мозги и пространственное воображение.

Другой метод — применение векторов и координат. Это простые формулы, алгоритмы и правила. Он очень удобен, особенно когда времени до экзамена мало, а решить задачу хочется.

Если вы освоили векторы на плоскости и действия с ними — то и с векторами в пространстве разберетесь. Многие понятия окажутся знакомыми.

Видео:Задача о векторах, построенных на медиане, биссектрисе и высоте треугольникаСкачать

Задача о векторах, построенных на медиане, биссектрисе и высоте треугольника

Система координат в пространстве

Выберем начало координат. Проведем три взаимно перпендикулярные оси X, Y и Z. Зададим удобный масштаб.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Получилась система координат в трехмерном пространстве. Теперь каждая его точка характеризуется тремя числами — координатами по X, Y и Z. Например, запись M(−1; 3; 2) означает, что координата точки M по X (абсцисса) равна −1, координата по Y (ордината) равна 3, а координата по Z (аппликата) равна 2.

Векторы в пространстве определяются так же, как и на плоскости. Это направленные отрезки, имеющие начало и конец. Только в пространстве вектор задается тремя координатами x, y и z:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти координаты вектора? Как и на плоскости — из координаты конца вычитаем координату начала.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике
Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Длина вектора Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникев пространстве – это расстояние между точками A и B. Находится как корень квадратный из суммы квадратов координат вектора.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Пусть точка M – середина отрезка AB. Ее координаты находятся по формуле:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Для сложения векторов применяем уже знакомые правило треугольника и правило параллелограмма

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Сумма векторов, их разность, произведение вектора на число и скалярное произведение векторов определяются так же, как и на плоскости. Только координат не две, а три. Возьмем векторы Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Произведение вектора на число:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Скалярное произведение векторов:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Косинус угла между векторами:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Последняя формула удобна для нахождения угла между прямыми в пространстве. Особенно если эти прямые – скрещиваются. Напомним, что так называются прямые, которые не параллельны и не пересекаются. Они лежат в параллельных плоскостях.

1. В кубе ABCDA1B1C1D1 точки E и K — середины ребер соответственно A1B1 и B1C1. Найдите косинус угла между прямыми AE и BK.

Если вам достался куб — значит, повезло. Он отлично вписывается в прямоугольную систему координат. Строим чертеж:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Длина ребра куба не дана. Какой бы она ни была, угол между AE и BK от нее не зависит. Поэтому возьмем единичный куб, все ребра которого равны 1.

Прямые AE и BK — скрещиваются. Найдем угол между векторами Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Для этого нужны их координаты.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Запишем координаты векторов:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

и найдем косинус угла между векторами Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

2. В правильной четырехугольной пирамиде SABCD, все ребра которой равны 1, точки E, K — середины ребер SB и SC соответственно. Найдите косинус угла между прямыми AE и BK.

Лучше всего выбрать начало координат в центре основания пирамиды, а оси X и Y сделать параллельными сторонам основания.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Координаты точек A, B и C найти легко:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Из прямоугольного треугольника AOS найдем Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Координаты вершины пирамиды: Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Точка E — середина SB, а K — середина SC. Воспользуемся формулой для координат середины отрезка и найдем координаты точек E и K.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Найдем координаты векторов Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

и угол между ними:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Покажем теперь, как вписать систему координат в треугольную призму:

3. В правильной треугольной призме ABCA1B1C1, все ребра которой равны 1, точка D — середина ребра A1B1. Найдите косинус угла между прямыми AD и BC1

Пусть точка A — начало координат. Возьмем ось X параллельно стороне BC, а ось Y перпендикулярно ей. Другими словами, на оси Y будет лежать отрезок AH, являющийся высотой треугольника ABC. Нарисуем отдельно нижнее основание призмы.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Запишем координаты точек:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Точка D — середина A1B1. Значит, пользуемся формулами для координат середины
отрезка.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Найдем координаты векторов Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике, а затем угол между ними:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Смотрите, как легко с помощью векторов и координат найти угол между прямыми. А если требуется найти угол между плоскостями или между прямой и плоскостью? Для решения подобных задач нам понадобится уравнение плоскости в пространстве.

Видео:ВЫЧИТАНИЕ ВЕКТОРОВ ЧАСТЬ I #егэ #огэ #математика #геометрия #профильныйегэСкачать

ВЫЧИТАНИЕ ВЕКТОРОВ ЧАСТЬ I #егэ #огэ #математика #геометрия #профильныйегэ

Плоскость в пространстве задается уравнением:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Здесь числа A, B и C — координаты вектора, перпендикулярного этой плоскости. Его называют нормалью к плоскости.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Вместо x, y и z можно подставить в уравнение координаты любой точки, принадлежащей данной плоскости. Получится верное равенство.

Плоскость в пространстве можно провести через любые три точки, не лежащие на одной прямой. Поэтому для того, чтобы написать уравнение плоскости, берем координаты трех принадлежащих ей точек. Подставляем их по очереди в уравнение плоскости. Решаем полученную систему.

Покажем, как это делается.

Напишем уравнение плоскости, проходящей через точки M (1; 0; 1), N (2; −2; 0) и K (4; 1; 2).

Уравнение плоскости выглядит так:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Подставим в него по очереди координаты точек M, N и K.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

То есть A + C + D = 0.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеКак найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Аналогично для точки K:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Получили систему из трех уравнений:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

В ней четыре неизвестных: A, B, C и D. Поэтому одну из них мы выберем сами, а другие выразим через нее. Правило простое — вместо одной из переменных можно взять любое число, не равное нулю.

Пусть, например, D = −2. Тогда:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Выразим C и B через A и подставим в третье уравнение:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Решив систему, получим:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Уравнение плоскости MNK имеет вид:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Умножим обе части уравнения на −3. Тогда коэффициенты станут целыми:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Вектор Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике— это нормаль к плоскости MNK.

Уравнение плоскости, проходящей через заданную точку Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеимеет вид:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Угол между плоскостями равен углу между нормалями к этим плоскостям:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Не правда ли, знакомая формула? Скалярное произведение нормалей поделили на произведение их длин.

Заметим, что при пересечении двух плоскостей вообще-то образуется четыре угла.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Мы берем меньший из них. Поэтому в формуле стоит модуль скалярного произведения — чтобы косинус угла был неотрицателен.

4. В кубе ABCDA1B1C1D1 точки E и F — середины ребер соответственно A1B1 и A1D1. Найдите тангенс угла между плоскостями AEF и BDD1.

Строим чертеж. Видно, что плоскости AEF и BDD1 пересекаются где-то вне куба. В классическом решении пришлось бы строить линию их пересечения. Но векторно-координатный метод значительно всё упрощает. Не будем ломать голову над тем, по какой прямой пересекаются плоскости. Просто отметим координаты нужных нам точек и найдем угол между нормалями к плоскостям AEF и BDD1.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Сначала — нормаль к плоскости BDD1. Конечно, мы можем подставить координаты точек B, D и D1 в уравнение плоскости и найти коэффициенты, которые и будут координатами вектора нормали. А можем сделать хитрее — увидеть нужную нормаль прямо на чертеже. Ведь плоскость BDD1 — это диагональное сечение куба. Вектор Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеперпендикулярен этой плоскости.

Итак, первый вектор нормали у нас уже есть: Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Напишем уравнение плоскости AEF.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Берем уравнение плоскости Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеи по очереди подставляем в него, вместо x, y и z, соответствующие координаты точек A, E и F.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеКак найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Пусть С = -1. Тогда A = B = 2.

Уравнение плоскости AEF: Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Нормаль к плоскости AEF: Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Найдем угол между плоскостями:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

5. Основание прямой четырехугольной призмы BCDA1B1C1D1 — прямоугольник ABCD, в котором AB = 5, AD = √33. Найдите тангенс угла между плоскостью грани AA1D1D и плоскостью, проходящей через середину ребра CD перпендикулярно прямой B1D, если расстояние между прямыми A1C1 и BD равно √3.

Эта задача наглядно показывает, насколько векторный метод проще классического. Попробуйте, для разнообразия, построить необходимые сечения и провести все доказательства — как это делается в «классике» 🙂

Строим чертеж. Прямую четырехугольную призму можно по-другому назвать «параллелепипед».

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Замечаем, что длина и ширина параллелепипеда у нас есть, а вот высота — вроде не дана. Как же ее найти?

«Расстояние между прямыми A1C1 и BD равно √3». Прямые A1C1 и BD скрещиваются. Одна из них — диагональ верхнего основания, другая — диагональ нижнего. Вспомним, что расстояние между скрещивающимися прямыми равно длине их общего перпендикуляра. Общий перпендикуляр к A1C1 и BD — это, очевидно, OO1, где O — точка пересечения диагоналей нижнего основания, O1 — точка пересечения диагоналей верхнего. А отрезок OO1 и равен высоте параллелепипеда.

Плоскость AA1 D1 D — это задняя грань призмы на нашем чертеже. Нормаль к ней — это любой вектор, перпендикулярный задней грани, например, вектор Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеили, еще проще, вектор Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Осталась еще «плоскость, проходящая через середину ребра CD перпендикулярно прямой B1D». Но позвольте, если плоскость перпендикулярна прямой B1D — значит, B1D и есть нормаль к этой плоскости! Координаты точек B1 и D известны:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Координаты вектора Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике— тоже:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Находим угол между плоскостями, равный углу между нормалями к ним:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Зная косинус угла, находим его тангенс по формуле

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Получим:
Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Ответ: Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Угол между прямой m и плоскостью α тоже вычисляется с помощью скалярного произведения векторов.

Пусть Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике— вектор, лежащий на прямой m (или параллельный ей), Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике— нормаль к плоскости α.

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Находим синус угла между прямой m и плоскостью α по формуле:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

6. В кубе ABCDA1B1C1D1 точка E — середина ребра A1B1. Найдите синус угла между прямой AE и плоскостью BDD1.

Как всегда, рисуем чертеж и выбираем систему координат

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Находим координаты вектора Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Нужно ли нам уравнение плоскости BDD1? В общем-то, без него можно обойтись. Ведь эта плоскость является диагональным сечением куба, а значит, нормалью к ней будет любой вектор, ей перпендикулярный. Например, вектор Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике.

Найдем угол между прямой и плоскостью:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Ответ: Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Расстояние от точки M с координатами x0, y0 и z0 до плоскости α, заданной уравнением Ax + By + Cz + D = 0, можно найти по формуле:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

7. В основании прямоугольного параллелепипеда BCDA1B1C1D1 лежит прямоугольник ABCD со сторонами AB = Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике, AD = Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Высота параллелепипеда AA1 = Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике. Найдите расстояние от точки A до плоскости A1DB.

Построим чертеж и выпишем координаты точек:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Запишем уравнение плоскости A1DB. Вы помните, как это делается — по очереди подставляем координаты точек A1, D и B в уравнение Ax + Be + Cz + D

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольникеКак найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Решим эту систему. Выберем Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Тогда Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Уравнение плоскости A1DB имеет вид:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

Дальше все просто. Находим расстояние от точки A до плоскости A1DB:

Как найти 3 вектор зная 2 вектора в треугольнике

В некоторых задачах по стереометрии требуется найти расстояние от прямой до параллельной ей плоскости. В этом случае можно выбрать любую точку, принадлежащую данной прямой.

📽️ Видео

Угол между векторами. 9 класс.Скачать

Угол между векторами. 9 класс.

Математика без Ху!ни. Угол между векторами, применение скалярного произведения.Скачать

Математика без Ху!ни. Угол между векторами, применение скалярного произведения.

Скалярное произведение векторов. 9 класс.Скачать

Скалярное произведение векторов. 9 класс.

СКАЛЯРНОЕ УМНОЖЕНИЕ ВЕКТОРОВ ЧАСТЬ I #математика #егэ #огэ #формулы #профильныйегэ #векторыСкачать

СКАЛЯРНОЕ УМНОЖЕНИЕ ВЕКТОРОВ ЧАСТЬ I #математика #егэ #огэ #формулы #профильныйегэ #векторы

Площадь параллелограмма, построенного на данных векторахСкачать

Площадь параллелограмма, построенного на данных векторах

Высшая математика. 3 урок. Аналитическая геометрия. Вычисление площади треугольникаСкачать

Высшая математика. 3 урок. Аналитическая геометрия. Вычисление площади треугольника

Нахождение координат вектора. Практическая часть. 9 класс.Скачать

Нахождение координат вектора. Практическая часть. 9 класс.

Найти площадь треугольника на векторахСкачать

Найти площадь треугольника на векторах
Поделиться или сохранить к себе: