Задача по геометрии В правильной треугольной призме ABCA1B1C1 боковое ребро равно 4 и равно ребру основания. Точка F - середина AB. Постройте сечение призмы плоскостью, проходящей через точку F и перпендикулярной прямой A1C
Чтобы построить сечение правильной треугольной призмы, давайте сначала определим ее элементы и точки.
Определим вершины пирамиды:
Основание треугольной призмы - равносторонний треугольник ABC. Так как длина ребра основания равна 4, координаты вершин можно задать следующим образом:
A(0,0,0) A(0, 0, 0) A(0,0,0)B(4,0,0) B(4, 0, 0) B(4,0,0)C(2,23,0) C(2, 2\sqrt{3}, 0) C(2,23,0)высотаравностороннеготреугольникадлины4равна(23)высота равностороннего треугольника длины 4 равна (2\sqrt{3})высотаравностороннеготреугольникадлины4равна(23)
Определим направление, перпендикулярное прямой A1C:
Если прямую можно описать параметрически, то прямой перпендикулярной в пространстве будут, например, векторы: Вектор v→=(2,23,−4) \overrightarrow{v} = (2, 2\sqrt{3}, -4) v=(2,23,−4) имеет нормальный вектор, например, (1,−1/3,0.5) (1, -1/\sqrt{3}, 0.5) (1,−1/3,0.5)можновзятьлюбыеподходящиечисламожно взять любые подходящие числаможновзятьлюбыеподходящиечисла.Итак, у нас есть направляющий вектор плоскости, содержащей точку F.
Построение плоскости:
Плоскость, проходящая через точку F и перпендикулярная вектору, может быть задана уравнением вида: (x−2)+(−13)(y−0)+0.5(z−0)=0
(x - 2) + \left(-\frac{1}{\sqrt{3}}\right)(y - 0) + 0.5(z - 0) = 0 (x−2)+(−31)(y−0)+0.5(z−0)=0
Нахождение сечения:
Подставляем точку F и находим другие точки пересечения, чтобы найти, где плоскость пересекает ребра призмы. Это можно сделать, подставляя уравнения ребер в уравнение плоскости.
Так как призма имеет симметричную форму и все точки расположены правильно, сечение плоскостью будет равно немного более редкому треугольному сечению, или, возможно, прямоугольнику, в зависимости от точек пересечения планов.
Это можно визуализировать, нарисовав правильную треугольную призму и обозначив вышеупомянутые точки.
Чтобы построить сечение правильной треугольной призмы, давайте сначала определим ее элементы и точки.
Определим вершины пирамиды:
Основание треугольной призмы - равносторонний треугольник ABC. Так как длина ребра основания равна 4, координаты вершин можно задать следующим образом:
A(0,0,0) A(0, 0, 0) A(0,0,0)B(4,0,0) B(4, 0, 0) B(4,0,0)C(2,23,0) C(2, 2\sqrt{3}, 0) C(2,23 ,0) высотаравностороннеготреугольникадлины4равна(23)высота равностороннего треугольника длины 4 равна (2\sqrt{3})высотаравностороннеготреугольникадлины4равна(23 )Верхние вершины призмы:
A1(0,0,4) A_1(0, 0, 4) A1 (0,0,4)B1(4,0,4) B_1(4, 0, 4) B1 (4,0,4)C1(2,23,4) C_1(2, 2\sqrt{3}, 4) C1 (2,23 ,4)Определим точку F:
Точка F - середина отрезка AB, следовательно:F(2,0,0) F(2, 0, 0) F(2,0,0)
Определим прямую A1C:
Координаты точек:
A1(0,0,4) A_1(0, 0, 4) A1 (0,0,4) C(2,23,0) C(2, 2\sqrt{3}, 0) C(2,23 ,0)Вектор A1C→=C−A1=(2,23,0)−(0,0,4)=(2,23,−4) \overrightarrow{A_1C} = C - A_1 = (2, 2\sqrt{3}, 0) - (0, 0, 4) = (2, 2\sqrt{3}, -4) A1 C =C−A1 =(2,23 ,0)−(0,0,4)=(2,23 ,−4).
Определим направление, перпендикулярное прямой A1C:
Если прямую можно описать параметрически, то прямой перпендикулярной в пространстве будут, например, векторы:Вектор v→=(2,23,−4) \overrightarrow{v} = (2, 2\sqrt{3}, -4) v=(2,23 ,−4) имеет нормальный вектор, например, (1,−1/3,0.5) (1, -1/\sqrt{3}, 0.5) (1,−1/3 ,0.5) можновзятьлюбыеподходящиечисламожно взять любые подходящие числаможновзятьлюбыеподходящиечисла.Итак, у нас есть направляющий вектор плоскости, содержащей точку F.
Построение плоскости:
Плоскость, проходящая через точку F и перпендикулярная вектору, может быть задана уравнением вида:(x−2)+(−13)(y−0)+0.5(z−0)=0 (x - 2) + \left(-\frac{1}{\sqrt{3}}\right)(y - 0) + 0.5(z - 0) = 0
(x−2)+(−3 1 )(y−0)+0.5(z−0)=0
Нахождение сечения:
Подставляем точку F и находим другие точки пересечения, чтобы найти, где плоскость пересекает ребра призмы. Это можно сделать, подставляя уравнения ребер в уравнение плоскости.Так как призма имеет симметричную форму и все точки расположены правильно, сечение плоскостью будет равно немного более редкому треугольному сечению, или, возможно, прямоугольнику, в зависимости от точек пересечения планов.
Это можно визуализировать, нарисовав правильную треугольную призму и обозначив вышеупомянутые точки.