3.34. Стороны параллелограмма равны а и b, а острый угол равен a. Найдите диагонали параллелограмма, если: 1) а=3 м, b=2 м, а=30°; 2) a=0,8 м, b=0,5 м, а=45°; 3 5 3) а= — м, b= 9 м, а=60°. 4
Это - совершенно тупая задача, но требующая больших усилий. Этакая задачка для "танков". Тут такие задачи редко встречаются, поэтому я решил выложить решение. С точки зрения математической изюминки задача совершенно пустая. 1) пусть S - площадь ABC, S1 - площадь DEF. 2) поскольку у треугольника ABC заданы все три стороны, то его площадь фактически тоже задана - она просто считается по формуле Герона. Чтобы потом не тратить место, я её сразу рассчитаю для треугольника со сторонами 5,4,6. p = (5 + 4 + 6)/2 = 15/2; p - 5 = 5/2; p - 4 = 7/2; p - 6 = 3/2; S^2 = 15*5*7*3/2^4; S = 15√7/4; 3) Из трех отрезков, выходящих из точки M, заданы два. Третий ME = n легко рассчитывается, если заметить, что S = mc/2 + ka/2 + nc/2; n = (2S - mc - ka)/b; Для заданных в условии числовых значений n = 15√7/8 - 4; это приблизительно 0,960783708246107; 4) теперь надо приложить первое и последнее в этой задаче мозговое усилие. Четырехугольник AFME имеет два прямых угла, поэтому сумма двух других углов ∠FAE + ∠FME = 180°; это означает, что sin(∠FAE) = sin(∠FME) = sin(A); где A - угол треугольника ABC. Площадь треугольника FME равна mn*sin(∠FME)/2 = mn*sin(A)/2; С другой стороны, S = bc*sin(A)/2; поэтому площадь треугольника FME находится так Sfme = S*mn/bc; точно так же находятся площади треугольников FMD и DME, если результаты сложить, то очевидно получается S1/S = mn/bc + mk/ac + kn/ab; 5) нужно найти S/S1, округленную до ближайшего целого. Для этого полезно уметь пользоваться Excel :). Для S1/S получается приближенно 0,202777692001532; обратная величина 4,93150893537365; то есть в ответе должно стоять 5; Поскольку n очень близко к 1, этот ответ легко получить и простыми арифметическими подсчетами.
а) Постройте плоскость, проходящую через точки K, L и М - для этого надо просто соединить эти точки.
б) Найдите угол между этой плоскостью и плоскостью основания АВС. Продлим отрезки КМ и KL до пересечения с плоскостью АВС. Для этого достаточно продлить стороны АС и АВ. Точки пресечения - это Д и Е. Примем длину отрезка АК за 1. Из треугольника АКД отрезок АД = 1 / tg 60 = 1 / √3. Аналогично АЕ = 1 / tg 45 = = 1 / 1 = 1. Угол ЕАД равен 60 градусов (по заданию). По теореме косинусов
Находим гипотенузы в треугольниках АКД и АКЕ.
КЕ = √(1²+1²) = √2 (острые углы по 45 градусов). Теперь определены 3 стороны в треугольнике КЕД, угол наклона которого к плоскости АВС надо найти. Для этого двугранный угол между основой и треугольником КДЕ надо рассечь плоскостью, перпендикулярной их линии пересечения ЕД. Находим высоты в треугольниках АЕД и КЕД по формуле:
АЕ ДЕ АД p 2p S = 1 0.8694729 0.5773503 1.2234116 2.446823135 0.25 haе hде hад 0.5 0.57506 0.86603
КЕ ДЕ КД p 2p S = 1.4142136 0.869473 1.154701 1.719194 3.43839 0.501492 hке hде hкд 0.7092 1.15356 0.86861. Отношение высот hде и hде - это косинус искомого угла: cos α = 0.57506 / 1.15356 = 0.498510913. ответ: α = 1.048916149 радиан = 60.09846842°.
1) пусть S - площадь ABC, S1 - площадь DEF.
2) поскольку у треугольника ABC заданы все три стороны, то его площадь фактически тоже задана - она просто считается по формуле Герона. Чтобы потом не тратить место, я её сразу рассчитаю для треугольника со сторонами 5,4,6.
p = (5 + 4 + 6)/2 = 15/2; p - 5 = 5/2; p - 4 = 7/2; p - 6 = 3/2;
S^2 = 15*5*7*3/2^4; S = 15√7/4;
3) Из трех отрезков, выходящих из точки M, заданы два. Третий ME = n легко рассчитывается, если заметить, что
S = mc/2 + ka/2 + nc/2;
n = (2S - mc - ka)/b;
Для заданных в условии числовых значений n = 15√7/8 - 4; это приблизительно 0,960783708246107;
4) теперь надо приложить первое и последнее в этой задаче мозговое усилие.
Четырехугольник AFME имеет два прямых угла, поэтому сумма двух других углов ∠FAE + ∠FME = 180°;
это означает, что sin(∠FAE) = sin(∠FME) = sin(A); где A - угол треугольника ABC. Площадь треугольника FME равна mn*sin(∠FME)/2 = mn*sin(A)/2;
С другой стороны, S = bc*sin(A)/2; поэтому площадь треугольника FME находится так
Sfme = S*mn/bc;
точно так же находятся площади треугольников FMD и DME, если результаты сложить, то очевидно получается
S1/S = mn/bc + mk/ac + kn/ab;
5) нужно найти S/S1, округленную до ближайшего целого. Для этого полезно уметь пользоваться Excel :).
Для S1/S получается приближенно 0,202777692001532; обратная величина 4,93150893537365;
то есть в ответе должно стоять 5;
Поскольку n очень близко к 1, этот ответ легко получить и простыми арифметическими подсчетами.
б) Найдите угол между этой плоскостью и плоскостью основания АВС.
Продлим отрезки КМ и KL до пересечения с плоскостью АВС. Для этого достаточно продлить стороны АС и АВ.
Точки пресечения - это Д и Е.
Примем длину отрезка АК за 1.
Из треугольника АКД отрезок АД = 1 / tg 60 = 1 / √3.
Аналогично АЕ = 1 / tg 45 = = 1 / 1 = 1.
Угол ЕАД равен 60 градусов (по заданию).
По теореме косинусов
Находим гипотенузы в треугольниках АКД и АКЕ.
КЕ = √(1²+1²) = √2 (острые углы по 45 градусов).
Теперь определены 3 стороны в треугольнике КЕД, угол наклона которого к плоскости АВС надо найти.
Для этого двугранный угол между основой и треугольником КДЕ надо рассечь плоскостью, перпендикулярной их линии пересечения ЕД.
Находим высоты в треугольниках АЕД и КЕД по формуле:
АЕ ДЕ АД p 2p S =
1 0.8694729 0.5773503 1.2234116 2.446823135 0.25
haе hде hад
0.5 0.57506 0.86603
КЕ ДЕ КД p 2p S =
1.4142136 0.869473 1.154701 1.719194 3.43839 0.501492
hке hде hкд
0.7092 1.15356 0.86861.
Отношение высот hде и hде - это косинус искомого угла:
cos α = 0.57506 / 1.15356 = 0.498510913.
ответ: α = 1.048916149 радиан = 60.09846842°.