В треугольнике АВС: угол С = 90°, АС = 15, угол А = 20°. Точка М удалена на расстояние 25 от каждой вершины треугольника. Найти угол между МС и плоскостью АВС.
Для начала найдем координаты точки М. Обозначим точку А как 0,00,00,0, В как 0,150,150,15 и С как x,0x,0x,0. Так как угол А = 20°, то МС будет делить угол АСВ пополам, следовательно, угол МСВ = 10°.
Так как точка М удалена на расстояние 25 от каждой вершины треугольника, то М должна находиться внутри окружности с центром в точке, в которой пересекаются высоты треугольника АВС. Радиус этой окружности равен 25.
Теперь найдем точку М. Обозначим ее как х,ух, ух,у. Так как М находится на равном расстоянии от каждой вершины треугольника, то удовлетворяет соотношениям:
Решив систему уравнений, находим, что х ≈ 12.29, у ≈ 20.0.
Теперь найдем угол между МС и плоскостью АВС. Угол между прямой и плоскостью можно найти по формуле cosθθθ = |a1b1+a2b2+a3b3a1b1 + a2b2 + a3b3a1b1+a2b2+a3b3 / sqrt(a12+a22+a32)∗sqrt(b12+b22+b32)sqrt(a1^2 + a2^2 + a3^2) * sqrt(b1^2 + b2^2 + b3^2)sqrt(a12+a22+a32)∗sqrt(b12+b22+b32)|, где a и b - векторы нормалей прямой и плоскости соответственно.
Нормаль к плоскости АВС 0,0,150,0,150,0,15, нормаль к прямой МС х,у,0х, у, 0х,у,0. Подставляя значения, находим cosθθθ ≈ 0.88. Следовательно, угол между МС и плоскостью АВС ≈ arccos0.880.880.88 ≈ 28.25°.
Для начала найдем координаты точки М. Обозначим точку А как 0,00,00,0, В как 0,150,150,15 и С как x,0x,0x,0. Так как угол А = 20°, то МС будет делить угол АСВ пополам, следовательно, угол МСВ = 10°.
Так как точка М удалена на расстояние 25 от каждой вершины треугольника, то М должна находиться внутри окружности с центром в точке, в которой пересекаются высоты треугольника АВС. Радиус этой окружности равен 25.
Теперь найдем точку М. Обозначим ее как х,ух, ух,у. Так как М находится на равном расстоянии от каждой вершины треугольника, то удовлетворяет соотношениям:
х^2 + у^2 = 25^2,
х−0х - 0х−0^2 + y−0y - 0y−0^2 = 25^2,
х−0х - 0х−0^2 + у−15у - 15у−15^2 = 25^2.
Решив систему уравнений, находим, что х ≈ 12.29, у ≈ 20.0.
Теперь найдем угол между МС и плоскостью АВС. Угол между прямой и плоскостью можно найти по формуле cosθθθ = |a1b1+a2b2+a3b3a1b1 + a2b2 + a3b3a1b1+a2b2+a3b3 / sqrt(a12+a22+a32)∗sqrt(b12+b22+b32)sqrt(a1^2 + a2^2 + a3^2) * sqrt(b1^2 + b2^2 + b3^2)sqrt(a12+a22+a32)∗sqrt(b12+b22+b32)|, где a и b - векторы нормалей прямой и плоскости соответственно.
Нормаль к плоскости АВС 0,0,150,0,150,0,15, нормаль к прямой МС х,у,0х, у, 0х,у,0. Подставляя значения, находим cosθθθ ≈ 0.88. Следовательно, угол между МС и плоскостью АВС ≈ arccos0.880.880.88 ≈ 28.25°.