Вопрос задан 02.07.2025 в 17:21. Предмет Геометрия. Спрашивает Ганьшин Данила.

Дан куб ABCDA1B1C1D1. Найдите угол между прямой АС и плоскостью CC1D1D.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Пенина Валерия.

Для нахождения угла между прямой и плоскостью нужно воспользоваться понятием угла между прямой и нормалью к плоскости.

Давайте рассмотрим задачу:

У нас есть куб ABCDA1B1C1D1. Пусть его вершины имеют следующие координаты:

  • A (0, 0, 0)

  • B (1, 0, 0)

  • C (1, 1, 0)

  • D (0, 1, 0)

  • A1 (0, 0, 1)

  • B1 (1, 0, 1)

  • C1 (1, 1, 1)

  • D1 (0, 1, 1)

Нужно найти угол между прямой ACAC и плоскостью CC1D1DCC1D1D.

  1. Прямая ACAC соединяет вершины A и C. Ее направляющий вектор можно найти, вычитая координаты точки A из координат точки C:

    AC⃗=(1−0,1−0,0−0)=(1,1,0)\vec{AC} = (1-0, 1-0, 0-0) = (1, 1, 0)
  2. Теперь найдем уравнение плоскости CC1D1DCC1D1D. Вершины этой плоскости — точки C(1,1,0)C(1, 1, 0), C1(1,1,1)C1(1, 1, 1), D1(0,1,1)D1(0, 1, 1), D(0,1,0)D(0, 1, 0).

  3. Для нахождения нормали к плоскости используем два вектора, лежащих в плоскости. Например, вектор CC1⃗\vec{CC1} и вектор CD⃗\vec{CD}:

    CC1⃗=(1−1,1−1,1−0)=(0,0,1)\vec{CC1} = (1-1, 1-1, 1-0) = (0, 0, 1) CD⃗=(0−1,1−1,0−0)=(−1,0,0)\vec{CD} = (0-1, 1-1, 0-0) = (-1, 0, 0)
  4. Теперь вычислим векторное произведение этих двух векторов, чтобы получить нормаль к плоскости:

    n⃗=CC1⃗×CD⃗=∣i^j^k^001−100∣\vec{n} = \vec{CC1} \times \vec{CD} = \begin{vmatrix} \hat{i} & \hat{j} & \hat{k} \\ 0 & 0 & 1 \\ -1 & 0 & 0 \end{vmatrix}

    В результате:

    n⃗=(0,1,0)\vec{n} = (0, 1, 0)

    Это нормаль к плоскости CC1D1DCC1D1D.

  5. Угол между прямой и плоскостью можно найти через угол между прямой и нормалью к плоскости. Для этого используем формулу для угла между векторами:

    cos⁡θ=∣AC⃗⋅n⃗∣∣AC⃗∣⋅∣n⃗∣\cos \theta = \frac{|\vec{AC} \cdot \vec{n}|}{|\vec{AC}| \cdot |\vec{n}|}
  6. Сначала находим скалярное произведение векторов AC⃗\vec{AC} и n⃗\vec{n}:

    AC⃗⋅n⃗=(1,1,0)⋅(0,1,0)=1\vec{AC} \cdot \vec{n} = (1, 1, 0) \cdot (0, 1, 0) = 1
  7. Теперь находим длины векторов AC⃗\vec{AC} и n⃗\vec{n}:

    ∣AC⃗∣=12+12+02=2|\vec{AC}| = \sqrt{1^2 + 1^2 + 0^2} = \sqrt{2} ∣n⃗∣=02+12+02=1|\vec{n}| = \sqrt{0^2 + 1^2 + 0^2} = 1

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Геометрия

Последние заданные вопросы в категории Геометрия

Задать вопрос