Даны точки ?(−1; −1; 2), ?(2; 2; 0) и
?(2 ∙ (1 + 2); 1^2
+ 3 + 4; 7 − 2( 1 + 1)). Даны точки ?(−1; −1; 2), ?(2; 2; 0) и
?(2 ∙ (1 + 2); 1^2 + 3 + 4; 7 − 2( 1 + 1)). Образуют ли эти
точки треугольник? Если да, то чему равна его площадь? Если нет, то
запишите формулу для нахождения площади треугольника
средствами векторной алгебры.

6 Ноя 2024 в 19:40
27 +1
0
Ответы
1

Для того чтобы определить, образуют ли точки A(−1;−1;2) A(-1; -1; 2) A(1;1;2), B(2;2;0) B(2; 2; 0) B(2;2;0) и C(2⋅(1+2);12+3+4;7−2(1+1)) C(2 \cdot (1 + 2); 1^2 + 3 + 4; 7 - 2( 1 + 1)) C(2(1+2);12+3+4;72(1+1)) треугольник, сначала найдем координаты точки C C C.

Вычислим координаты точки C C C:

Первый компонент: 2⋅(1+2)=2⋅3=6 2 \cdot (1 + 2) = 2 \cdot 3 = 6 2(1+2)=23=6.Второй компонент: 12+3+4=1+3+4=8 1^2 + 3 + 4 = 1 + 3 + 4 = 8 12+3+4=1+3+4=8.Третий компонент: 7−2(1+1)=7−2⋅2=7−4=3 7 - 2( 1 + 1) = 7 - 2 \cdot 2 = 7 - 4 = 3 72(1+1)=722=74=3.

Таким образом, координаты точки C C C будут C(6;8;3) C(6; 8; 3) C(6;8;3).

Теперь у нас есть три точки:

A(−1;−1;2) A(-1; -1; 2) A(1;1;2)B(2;2;0) B(2; 2; 0) B(2;2;0)C(6;8;3) C(6; 8; 3) C(6;8;3)

Чтобы проверить, не лежат ли три точки на одной прямой, можно вычислить векторы AB→ \overrightarrow{AB} AB и AC→ \overrightarrow{AC} AC и проверить, линейно ли они зависимы. Если детерминант, составленный из координат этих векторов, равен нулю, то точки лежат на одной прямой.

Вычислим векторы:
AB→=B−A=(2−(−1),2−(−1),0−2)=(3,3,−2) \overrightarrow{AB} = B - A = (2 - (-1), 2 - (-1), 0 - 2) = (3, 3, -2)
AB=BA=(2(1),2(1),02)=(3,3,2)
AC→=C−A=(6−(−1),8−(−1),3−2)=(7,9,1) \overrightarrow{AC} = C - A = (6 - (-1), 8 - (-1), 3 - 2) = (7, 9, 1)
AC=CA=(6(1),8(1),32)=(7,9,1)

Теперь составим матрицу из векторов AB→ \overrightarrow{AB} AB и AC→ \overrightarrow{AC} AC:
M=(3amp;7 3amp;9 −2amp;1) M = \begin{pmatrix}
3 & 7 \
3 & 9 \
-2 & 1
\end{pmatrix}
M=(3 amp;7 3 amp;9 2 amp;1 )

Теперь найдем определитель этой матрицы. Поскольку у нас 3D, для проверки линейной зависимости можно использовать векторное произведение. Для нахождения площади треугольника векторной алгеброй используем:
S=12∣∣AB→×AC→∣∣ S = \frac{1}{2} || \overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} ||
S=21 ∣∣AB×AC∣∣

Для нахождения векторного произведения:
AB→=(3,3,−2),AC→=(7,9,1) \overrightarrow{AB} = (3, 3, -2), \quad \overrightarrow{AC} = (7, 9, 1)
AB=(3,3,2),AC=(7,9,1)

Векторное произведение AB→×AC→ \overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} AB×AC:
AB→×AC→=∣iamp;jamp;k 3amp;3amp;−2 7amp;9amp;1∣=i∣3amp;−2 9amp;1∣−j∣3amp;−2 7amp;1∣+k∣3amp;3 7amp;9∣ \overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} = \begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \
3 & 3 & -2 \
7 & 9 & 1
\end{vmatrix}
= \mathbf{i} \begin{vmatrix} 3 & -2 \ 9 & 1 \end{vmatrix} - \mathbf{j} \begin{vmatrix} 3 & -2 \ 7 & 1 \end{vmatrix} + \mathbf{k} \begin{vmatrix} 3 & 3 \ 7 & 9 \end{vmatrix}
AB×AC= i amp;j amp;k 3 amp;3 amp;2 7 amp;9 amp;1 =i 3 amp;2 9 amp;1 j 3 amp;2 7 amp;1 +k 3 amp;3 7 amp;9
Вычислим определители:

∣3amp;−2 9amp;1∣=3⋅1−(−2)⋅9=3+18=21 \begin{vmatrix} 3 & -2 \ 9 & 1 \end{vmatrix} = 3 \cdot 1 - (-2) \cdot 9 = 3 + 18 = 21 3 amp;2 9 amp;1 =31(2)9=3+18=21∣3amp;−2 7amp;1∣=3⋅1−(−2)⋅7=3+14=17 \begin{vmatrix} 3 & -2 \ 7 & 1 \end{vmatrix} = 3 \cdot 1 - (-2) \cdot 7 = 3 + 14 = 17 3 amp;2 7 amp;1 =31(2)7=3+14=17∣3amp;3 7amp;9∣=3⋅9−3⋅7=27−21=6 \begin{vmatrix} 3 & 3 \ 7 & 9 \end{vmatrix} = 3 \cdot 9 - 3 \cdot 7 = 27 - 21 = 6 3 amp;3 7 amp;9 =3937=2721=6

Итак:
AB→×AC→=(21,−17,6) \overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} = (21, -17, 6)
AB×AC=(21,17,6)

Теперь найдём длину векторного произведения:
∣∣AB→×AC→∣∣=212+(−17)2+62=441+289+36=766 || \overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} || = \sqrt{21^2 + (-17)^2 + 6^2} = \sqrt{441 + 289 + 36} = \sqrt{766}
∣∣AB×AC∣∣=212+(17)2+62 =441+289+36 =766

Итак, площадь треугольника S S S:
S=12∣∣AB→×AC→∣∣=12766 S = \frac{1}{2} || \overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} || = \frac{1}{2} \sqrt{766}
S=21 ∣∣AB×AC∣∣=21 766

Таким образом, точки A A A, B B B и C C C образуют треугольник, и его площадь равна 12766 \frac{1}{2} \sqrt{766} 21 766 .

6 Ноя 2024 в 19:42
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир