Чтобы найти расстояние от вершины A A A до плоскости EDB1 EDB_1 EDB1, нам нужно определить координаты всех точек и уравнение плоскости, чтобы затем вычислить расстояние.
Координаты вершин: Положим, что шестиугольная призма расположена в пространстве так, чтобы ее основание шестиугольник(ABCDEF)шестиугольник ( ABCDEF )шестиугольник(ABCDEF) находилось в плоскости Z=0 Z = 0 Z=0, а верхняя грань шестиугольник(A1B1C1D1E1F1)шестиугольник ( A_1B_1C_1D_1E_1F_1 )шестиугольник(A1B1C1D1E1F1) — в плоскости Z=a Z = a Z=a.
Чтобы найти расстояние от вершины A A A до плоскости EDB1 EDB_1 EDB1 , нам нужно определить координаты всех точек и уравнение плоскости, чтобы затем вычислить расстояние.
Координаты вершин:
Положим, что шестиугольная призма расположена в пространстве так, чтобы ее основание шестиугольник(ABCDEF)шестиугольник ( ABCDEF )шестиугольник(ABCDEF) находилось в плоскости Z=0 Z = 0 Z=0, а верхняя грань шестиугольник(A1B1C1D1E1F1)шестиугольник ( A_1B_1C_1D_1E_1F_1 )шестиугольник(A1 B1 C1 D1 E1 F1 ) — в плоскости Z=a Z = a Z=a.
Вводим координаты вершин:
A(0,0,0) A(0, 0, 0) A(0,0,0)B(a,0,0) B\left(a, 0, 0\right) B(a,0,0)C(a2,a32,0) C\left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right) C(2a ,2a3 ,0)D(−a2,a32,0) D\left(-\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right) D(−2a ,2a3 ,0)E(−a,0,0) E(-a, 0, 0) E(−a,0,0)F(−a2,−a32,0) F\left(-\frac{a}{2}, -\frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right) F(−2a ,−2a3 ,0)Для верхней грани:
A1(0,0,a) A_1(0, 0, a) A1 (0,0,a)B1(a,0,a) B_1\left(a, 0, a\right) B1 (a,0,a)C1(a2,a32,a) C_1\left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, a\right) C1 (2a ,2a3 ,a)D1(−a2,a32,a) D_1\left(-\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, a\right) D1 (−2a ,2a3 ,a)E1(−a,0,a) E_1(-a, 0, a) E1 (−a,0,a)F1(−a2,−a32,a) F_1\left(-\frac{a}{2}, -\frac{a\sqrt{3}}{2}, a\right) F1 (−2a ,−2a3 ,a)Находим уравнение плоскости EDB1 EDB_1 EDB1 :
Для определения уравнения плоскости, проходящей через три точки E(−a,0,0) E(-a, 0, 0) E(−a,0,0), D(−a2,a32,0) D\left(-\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right) D(−2a ,2a3 ,0), и B1(a,0,a) B_1\left(a, 0, a\right) B1 (a,0,a), используем формулу уравнения плоскости.
Сначала найдем два вектора, лежащих в плоскости:
Вектор ED⃗=D−E=(−a2+a,a32−0,0−0)=(a2,a32,0) \vec{ED} = D - E = \left(-\frac{a}{2} + a, \frac{a\sqrt{3}}{2} - 0, 0 - 0\right) = \left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right) ED=D−E=(−2a +a,2a3 −0,0−0)=(2a ,2a3 ,0)Вектор EB1⃗=B1−E=(a+a,0−0,a−0)=(2a,0,a) \vec{EB_1} = B_1 - E = \left(a + a, 0 - 0, a - 0\right) = (2a, 0, a) EB1 =B1 −E=(a+a,0−0,a−0)=(2a,0,a)Теперь вычислим векторное произведение этих векторов, чтобы получить нормаль к плоскости:
n⃗=ED⃗×EB1⃗=∣i^amp;j^amp;k^ a2amp;a32amp;0 2aamp;0amp;a∣ \vec{n} = \vec{ED} \times \vec{EB_1} =
\begin{vmatrix}
\hat{i} & \hat{j} & \hat{k} \
\frac{a}{2} & \frac{a\sqrt{3}}{2} & 0 \
2a & 0 & a
\end{vmatrix}
n=ED×EB1 = i^ amp;j^ amp;k^ 2a amp;2a3 amp;0 2a amp;0 amp;a
Вычислим детерминант:
n⃗=i^(a32⋅a−0⋅0)−j^(a2⋅a−0⋅2a)+k^(a2⋅0−a32⋅2a) \vec{n} = \hat{i} \left( \frac{a\sqrt{3}}{2} \cdot a - 0 \cdot 0 \right) - \hat{j} \left( \frac{a}{2} \cdot a - 0 \cdot 2a \right) + \hat{k} \left( \frac{a}{2} \cdot 0 - \frac{a\sqrt{3}}{2} \cdot 2a \right)
n=i^(2a3 ⋅a−0⋅0)−j^ (2a ⋅a−0⋅2a)+k^(2a ⋅0−2a3 ⋅2a) =i^(a232)−j^(a22)−k^(3a2) = \hat{i} \left( \frac{a^2\sqrt{3}}{2} \right) - \hat{j} \left( \frac{a^2}{2} \right) - \hat{k} \left( \sqrt{3}a^2 \right)
=i^(2a23 )−j^ (2a2 )−k^(3 a2) =(a232,−a22,−3a2) = \left( \frac{a^2\sqrt{3}}{2}, -\frac{a^2}{2}, -\sqrt{3}a^2 \right)
=(2a23 ,−2a2 ,−3 a2)
Уравнение плоскости имеет вид:
a232(x+a)−a22(y−0)−3a2(z−0)=0 \frac{a^2\sqrt{3}}{2}(x + a) - \frac{a^2}{2}(y - 0) - \sqrt{3}a^2(z - 0) = 0
2a23 (x+a)−2a2 (y−0)−3 a2(z−0)=0
Упрощаем и преобразуем уравнение:
a23x−a2y−23a2z=0 a^2\sqrt{3}x - a^2y - 2\sqrt{3}a^2 z = 0
a23 x−a2y−23 a2z=0
Приведем к стандартному виду:
3x−y−23z=0. \sqrt{3}x - y - 2\sqrt{3}z = 0.
3 x−y−23 z=0.
Находим расстояние от точки A(0,0,0) A(0, 0, 0) A(0,0,0) до плоскости:
Для нахождения расстояния от точки (x0,y0,z0)=(0,0,0) (x_0, y_0, z_0) = (0, 0, 0) (x0 ,y0 ,z0 )=(0,0,0) до плоскости Ax+By+Cz+D=0 Ax + By + Cz + D = 0 Ax+By+Cz+D=0 используется формула:
d=∣Ax0+By0+Cz0+D∣A2+B2+C2. d = \frac{|Ax_0 + By_0 + Cz_0 + D|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}}.
d=A2+B2+C2 ∣Ax0 +By0 +Cz0 +D∣ . Подставим в формулу:
A=3,B=−1,C=−23,D=0. A = \sqrt{3}, B = -1, C = -2\sqrt{3}, D = 0.
A=3 ,B=−1,C=−23 ,D=0. d=∣3⋅0−1⋅0−23⋅0+0∣(3)2+(−1)2+(−23)2=03+1+12=016=0. d = \frac{|\sqrt{3} \cdot 0 - 1 \cdot 0 - 2\sqrt{3} \cdot 0 + 0|}{\sqrt{(\sqrt{3})^2 + (-1)^2 + (-2\sqrt{3})^2}} = \frac{0}{\sqrt{3 + 1 + 12}} = \frac{0}{\sqrt{16}} = 0.
d=(3 )2+(−1)2+(−23 )2 ∣3 ⋅0−1⋅0−23 ⋅0+0∣ =3+1+12 0 =16 0 =0.
Таким образом, расстояние от вершины A A A до плоскости EDB1 EDB_1 EDB1 равно 0, что означает, что точка A A A лежит в этой плоскости.