Основанием прямоугольного параллелепипеда служит квадрат, диагональ параллелепипеда равна , а его измерения относятся как 1: 1: 2. найдите: а) измерения параллелепипеда. б) синус угла между диагональю параллелепипеда иплоскостью его основания.

пусть сторона квадрата равна x, тогда

x^2+x^2=a^2

2x^2=a^2

x^2=a^2/2

x=a/sqrt(2)

тогда

a) измерения параллелепипеда 1: 1: 2 или a/sqrt(2), a/sqrt(2), 2a/sqrt(2)

б) диагональ параллелепипеда равна

l^2=a^2+(2a/sqrt(2))^2=a^2+4a^2/2=3a^2

l=a*sqrt(3)

синус угла между диагональю параллелепипеда и плоскостью основания равно

sin(a)=2a/sqrt(2) : a*sqrt(3) = 2/sqrt(6)

 

координатный метод. 

(*** некоторые результаты, вроде того, что угол cad=  30°; -   я привожу без пояснений и "доказательств", предполагается, что вам известны углы между диагоналями и их размеры в правильном шестиугольнике).

начало координат в точке а, ось x вдоль ad, ось y в плоскости основания перпендикулярно ad, ось z - вдоль аа1. еще я обозначу r = 2 (по смыслу это радиус описанной вокруг шестиугольника окружности). кроме того, пусть к - проекция точки n на ad.

плоскость na1d пересекает ось х в точке (4, 0, 0) и ось z в точке (0, 0, 4). 

кроме этого, она проходит через точку n. 

координаты точки n (nx, ny, 0); ny = nk равно половине высоты трапеции abcd,

то есть ny = (r*√3/2)/2 =  √3/2; отсюда nx = ак = 3/2; (потому что угол cad равен 30°; ) 

чтобы построить уравнение плоскости na1d, лучше всего найти координаты точки q (0, q, 0), в которой прямая dn пересекает ось y. это проще, чем высчитывать определитель, уравнение плоскости через координаты точек a1, d и n. 

треугольники qad и nkd подобны, поэтому 

aq/ad = nk/kd; q/4 = (√3/2)/(4 - 3/2); q = 4√3/5;

то есть координаты точки q (0, 4√3/5, 0);  

уравнение плоскости a1qd ( она же - плоскость na1d) теперь записывается автоматически

x/4 + y/(4√3/5) + z/4 = 1;

(если не понятно, как это получается - легко проверить, что точки (4,0,0) (0,4√3/5,0) и (0,0,4) удовлетворяют этому уравнению, а через три точки можно провести только одну плоскость). 

это уравненние можно записать в виде скалярного произведения rp=1;  

r = (x,y,z); это радиус-вектор точки плоскости (то есть его абсолютная величина равна расстоянию от а до точки плоскости).

p = (1/4, 5/4√3, 1/4);  

теперь задается вопрос "при каком r его длина минимальна? ".

в такой постановке сразу ясно, что r коллинеарен (параллелен, пропорционален) p, поскольку при любом другом положении r его длина больше - так как косинус угла между r и p будет меньше 1).

в этом случае rp=1; (абсолютные величины! ) и r = 1/p;

то есть для получения ответа осталось вычислить p = ipi;

p =  √((1/4)^2 + (1/4)^2 + (5/4√3)^2) =  √155/20; а искомое расстояние равно 4√155/31.

проверяйте, может я в числах где ошибся.  

трапеция авсд, угола=уголв=90, ав/сд=4/5, ад-вс=9, вд=20

проводим высоту сн,=ав, авсн прямоугольник, вс=ан, нд = ад-ан =9,

треугольник нсд, нд= корень (сд в квадрате -   сн в квадрате) = корень(25-16)=3

нд = 3 части = 9 см, 1 часть = 9/3 =3, ав = 4 х 3 =12, сд= 5 х 3 =15

треугольник авд прямоугольный ан=а, нд=9, ад=а+9

вд в квадрате = ав в квадрате+ад в квадрате

400 = 144 + а в квадрате +18а + 81

а в квадрате + 18а - 175 = 0

а = (-18+- корень(324 + 4 х 175))/2

а = (-18+-32)/2

а=7 = ан=вс, ад=7+9=16

средняя линия = (вс+ад)/2 =(7+16)/2=11,5