Дан куб ABCDA1B1C1D1. На рёбрах B1A1 и A1D1 соответственно отмечены точки N и M так, что B1N:NA1=1:1;A1M:MD1=1:3. Определи косинус угла α между прямыми BN и AM, если ребро куба равняется 1 ед. изм.
Для начала найдем длины отрезков BN и AM. Поскольку B1N:NA1=1:1, то B1N = NA1 = 1/2.
Также A1M:MD1=1:3, то есть A1M = MD1 = 1/4.
Теперь рассмотрим треугольник ABM. Поскольку AB=AM=1, а BM=√12+1/421^2 + 1/4^212+1/42=√1+1/161+1/161+1/16=√17/4, то косинус угла α между прямыми BN и AM выражается формулой:
Для начала найдем длины отрезков BN и AM. Поскольку B1N:NA1=1:1, то B1N = NA1 = 1/2.
Также A1M:MD1=1:3, то есть A1M = MD1 = 1/4.
Теперь рассмотрим треугольник ABM. Поскольку AB=AM=1, а BM=√12+1/421^2 + 1/4^212+1/42=√1+1/161+1/161+1/16=√17/4, то косинус угла α между прямыми BN и AM выражается формулой:
cosααα = AB2+AM2−BM2AB^2 + AM^2 - BM^2AB2+AM2−BM2 / 2⋅AB⋅AM2⋅AB⋅AM2⋅AB⋅AM cosααα = 12+12−(17/4)21^2 + 1^2 - (\sqrt{17}/4)^212+12−(17 /4)2 / 2⋅1⋅12⋅1⋅12⋅1⋅1 cosααα = 2−17/162 - 17/162−17/16 / 2
cosααα = 32−1732 - 1732−17 / 32
cosααα = 15 / 32
Ответ: косинус угла α между прямыми BN и AM равен 15/32.