Чтобы найти угол между прямыми BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 в единичном кубе, начнем с того, что зададим координаты вершин куба следующим образом:
Теперь определим векторы для прямых BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 :
Вектор BA1 BA_1 BA1 :BA1=A1−B=(0,0,1)−(1,0,0)=(−1,0,1) BA_1 = A_1 - B = (0, 0, 1) - (1, 0, 0) = (-1, 0, 1)BA1 =A1 −B=(0,0,1)−(1,0,0)=(−1,0,1)
Вектор CB1 CB_1 CB1 :CB1=B1−C=(1,0,1)−(1,1,0)=(0,−1,1) CB_1 = B_1 - C = (1, 0, 1) - (1, 1, 0) = (0, -1, 1)CB1 =B1 −C=(1,0,1)−(1,1,0)=(0,−1,1)
Теперь мы можем использовать формулу для нахождения угла между двумя векторами. Угол θ \theta θ между векторами u \mathbf{u} u и v \mathbf{v} v можно найти с помощью скалярного произведения:
cosθ=u⋅v∣u∣∣v∣ \cos \theta = \frac{\mathbf{u} \cdot \mathbf{v}}{|\mathbf{u}| |\mathbf{v}|}cosθ=∣u∣∣v∣u⋅v
Теперь найдем скалярное произведение BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 :
BA1⋅CB1=(−1,0,1)⋅(0,−1,1)=−1⋅0+0⋅(−1)+1⋅1=1 BA_1 \cdot CB_1 = (-1, 0, 1) \cdot (0, -1, 1) = -1 \cdot 0 + 0 \cdot (-1) + 1 \cdot 1 = 1BA1 ⋅CB1 =(−1,0,1)⋅(0,−1,1)=−1⋅0+0⋅(−1)+1⋅1=1
Теперь найдем длины векторов BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 :
∣BA1∣=(−1)2+02+12=1+0+1=2 |BA_1| = \sqrt{(-1)^2 + 0^2 + 1^2} = \sqrt{1 + 0 + 1} = \sqrt{2}∣BA1 ∣=(−1)2+02+12 =1+0+1 =2
∣CB1∣=02+(−1)2+12=0+1+1=2 |CB_1| = \sqrt{0^2 + (-1)^2 + 1^2} = \sqrt{0 + 1 + 1} = \sqrt{2}∣CB1 ∣=02+(−1)2+12 =0+1+1 =2
Теперь подставим все в формулу:
cosθ=12⋅2=12 \cos \theta = \frac{1}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{2}} = \frac{1}{2}cosθ=2 ⋅2 1 =21
Теперь найдем угол:
θ=arccos(12)=π3 (или 60∘) \theta = \arccos\left(\frac{1}{2}\right) = \frac{\pi}{3} \text{ (или } 60^\circ\text{)}θ=arccos(21 )=3π (или 60∘)
Таким образом, угол между прямыми BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 равен 60∘ 60^\circ 60∘.
Чтобы найти угол между прямыми BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 в единичном кубе, начнем с того, что зададим координаты вершин куба следующим образом:
A(0,0,0) A(0, 0, 0) A(0,0,0)B(1,0,0) B(1, 0, 0) B(1,0,0)C(1,1,0) C(1, 1, 0) C(1,1,0)D(0,1,0) D(0, 1, 0) D(0,1,0)A1(0,0,1) A_1(0, 0, 1) A1 (0,0,1)B1(1,0,1) B_1(1, 0, 1) B1 (1,0,1)C1(1,1,1) C_1(1, 1, 1) C1 (1,1,1)D1(0,1,1) D_1(0, 1, 1) D1 (0,1,1)Теперь определим векторы для прямых BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 :
Вектор BA1 BA_1 BA1 :
BA1=A1−B=(0,0,1)−(1,0,0)=(−1,0,1) BA_1 = A_1 - B = (0, 0, 1) - (1, 0, 0) = (-1, 0, 1)
BA1 =A1 −B=(0,0,1)−(1,0,0)=(−1,0,1)
Вектор CB1 CB_1 CB1 :
CB1=B1−C=(1,0,1)−(1,1,0)=(0,−1,1) CB_1 = B_1 - C = (1, 0, 1) - (1, 1, 0) = (0, -1, 1)
CB1 =B1 −C=(1,0,1)−(1,1,0)=(0,−1,1)
Теперь мы можем использовать формулу для нахождения угла между двумя векторами. Угол θ \theta θ между векторами u \mathbf{u} u и v \mathbf{v} v можно найти с помощью скалярного произведения:
cosθ=u⋅v∣u∣∣v∣ \cos \theta = \frac{\mathbf{u} \cdot \mathbf{v}}{|\mathbf{u}| |\mathbf{v}|}
cosθ=∣u∣∣v∣u⋅v
Теперь найдем скалярное произведение BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 :
BA1⋅CB1=(−1,0,1)⋅(0,−1,1)=−1⋅0+0⋅(−1)+1⋅1=1 BA_1 \cdot CB_1 = (-1, 0, 1) \cdot (0, -1, 1) = -1 \cdot 0 + 0 \cdot (-1) + 1 \cdot 1 = 1
BA1 ⋅CB1 =(−1,0,1)⋅(0,−1,1)=−1⋅0+0⋅(−1)+1⋅1=1
Теперь найдем длины векторов BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 :
∣BA1∣=(−1)2+02+12=1+0+1=2 |BA_1| = \sqrt{(-1)^2 + 0^2 + 1^2} = \sqrt{1 + 0 + 1} = \sqrt{2}
∣BA1 ∣=(−1)2+02+12 =1+0+1 =2
∣CB1∣=02+(−1)2+12=0+1+1=2 |CB_1| = \sqrt{0^2 + (-1)^2 + 1^2} = \sqrt{0 + 1 + 1} = \sqrt{2}
∣CB1 ∣=02+(−1)2+12 =0+1+1 =2
Теперь подставим все в формулу:
cosθ=12⋅2=12 \cos \theta = \frac{1}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{2}} = \frac{1}{2}
cosθ=2 ⋅2 1 =21
Теперь найдем угол:
θ=arccos(12)=π3 (или 60∘) \theta = \arccos\left(\frac{1}{2}\right) = \frac{\pi}{3} \text{ (или } 60^\circ\text{)}
θ=arccos(21 )=3π (или 60∘)
Таким образом, угол между прямыми BA1 BA_1 BA1 и CB1 CB_1 CB1 равен 60∘ 60^\circ 60∘.