Вправильной шестиугольной призме abcdefa1b1c1d1e1f1 стороны основания равны 2, а боковые ребра равны 4. n -середина отрезка ас. найдите расстояние от вершины а до плоскости na1d. если можно, то решите координатно-векторным методом

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.)

(примечание. все предыдущие манипуляции преследовали только одну цель - найти, какой отрезок плоскость отсекает на оси y.   в общем случае, если известно, что какая-то плоскость отсекает на осях - считая от начала координат, ориентированные отрезки a, b, c - то есть проходит через точки (a,0,0) (0,b,0) (0,0,c), то уравнение плоскости записывается сразу x/a + y/b + z/c = 1). 

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.  

 

это копия моего решения вот отсюда  я и тогда не был уверен в числах, и сейчас : )

Выделим полные квадраты в подкоренных выражениях: для решения используем векторную интерпретацию функции. пусть вектор a , а вектор b  здесь векторы заданы своими координатами. найдём координаты суммы  этих векторов. a + b = тогда его длина найдём длины каждого из введённых векторов. очевидно, что они равны первому и второму слагаемым соответственно: а теперь воспользуемся неравенством треугольника для двух векторов. а именно, это неравенство обращаем остриём вправо: наше выражение - это ни что иное, как сумма длин введённых векторов. справа стоит длина суммы векторов, которую мы знаем. отсюда получаем наименьшее значение функции: необходимо найти теперь точку, в которой достигается это наименьшее значение. проще всего это сделать из нашего же неравенства треугольника. в нужной точке, разумеется, достигается равенство. равенство в неравенстве треугольника достигается при условии сонаправленности векторов. воспользуемся им. замечаем, что вторая координата первого вектора в корень из 3 раз больше соответствующей координаты второго. у сонаправленных векторов координаты пропорциональны. значит, решая это уравнение, мы получаем, что в этой точке достигается наименьшее значение функции.

Сформулы герона найдём площадь треугольника s=√(p(p-a)(p-b)(p-c)) p=(a+b+c)/2=(4+5+6)/2=7.5 см s=√(7.5*3.5*2.5*1.5)=9.922 см² s=ab*sinα/2 найдём значение sinα между сторонами 4 и 6 см sinα=2s/ab=2*9.22/4*6=0.826,  α=55.77° проекция 4*cos(55.77°)=2.25 см ответ проекция стороны длиной 4 на сторону длиной 6 равна 2.25 см второй способ  решения по теореме косинусов имеем 5²=4²+6²-2*4*6*cosα 25-16-36=-12*4*cosα 4*cosα=27/12=2.25 см ответ проекция стороны длиной 4 см на сторону длиной 6 см равна 2.25 см