В кубе ABCDA1B1C1D1 найдите угол между векторами: a)AB и ADб)BB1 и CC1в)AC1 и A1D1

В кубе ABCDA1B1C1D1 найдите угол между векторами:

a)AB и AD    , б)BB1 и CC1    , в)AC1 и A1D1

Объяснение:

Углы между векторами  а)∠АВ,АD=90°, т.к все грани куба являются квадратами.

б) ∠ВВ₁,СС₁=0°, т.к эти  вектора лежат на параллельных прямых.

в) ∠АС₁,А₁D₁=arcctg√2.

Т.к. вектор А₁D₁=AD , то найдем угол ∠АС₁,АD

Из ΔВСС₁ -прямоугольный. Пусть ребро куба а, тогда по т. Пифагора

ВС₁=а√2.

По т. о трех перпендикулярах если проекция ВС перпендикулярна , прямой лежащей в плоскости АВ, то и наклонная С₁В  перпендикулярна прямой лежащей в плоскости АВ⇒ ΔАВС₁-прямоугольный .

tg∠С₁FD=BС₁/AB  или tg∠С₁FD=а√2/а , tg∠С₁FD=√2 , ∠С₁FD=arctg√2,

а значит у угол между векторами ∠АС₁,А₁D₁=arcctg√2.

Решение обеих задач основано на том, что у вписанного 4-угольника суммы противоположных углов равны 180°. Кроме того, вписанный угол, опирающийся на диаметр, равен 90°.

1. ∠BAD=∠BCD=90° как опирающиеся на диаметр.
∠ADC= 180-100=80°

2.  ∠ABC=∠ADC=90° как опирающиеся на диаметр.
90°=∠ABC=2∠BDC⇒∠BDC=45°⇒∠ADC=90°-45°=45°
Про углы∠BAD и ∠BCD ничего сказать нельзя. Чтобы понять это, проводим диаметр AC, рисуем равнобедренный прямоугольный треугольник ABC (B оказывается на окружности), после чего произвольным образом выбираем точку D на окружности по другую сторону от диаметра. 

В условии опечатка: в пункте б) надо найти отношение площадей треугольника ВОС и НЕвыпуклого пятиугольника AOBCD.

а) ∠ОВС = ∠ОСВ по условию, значит ΔОВС равнобедренный с основанием ВС, ОВ = ОС.

АС = CD по условию, значит ΔACD равнобедренный с основанием AD, ∠CAD = ∠CDA.

О - середина АС, значит

ОВ = ОС = ОА.

Итак, AD = 2BC (по условию), AC = 2OC и  CD = 2OB, тогда

ΔADC подобен ΔСОВ по трем пропорциональным сторонам. Значит

∠ВСО = ∠DAC, а эти углы накрест лежащие при пересечении прямых AD и ВС секущей АС, значит BC║AD.

б) Коэффициент подобия треугольников ВОС и DAC:

k = 1/2

Площади подобных треугольников относятся как квадрат коэффициента подобия:

Sboc : Sdac = k² = 1/4

Т.е. Sdac = 4Sboc, тогда площадь пятиугольника AOBCD:

Saobcd = Sboc + Sdac = 5Sboc,

Sboc : Saobcd = 1 : 5