Для решения задачи сначала определим координаты точек параллелепипеда ABCD A. Обозначим следующие точки:
- \(A(0, 0, 0)\)
- \(B(12, 0, 0)\)
- \(C(12, 3\sqrt{2}, 0)\)
- \(D(0, 3\sqrt{2}, 0)\)
- \(A_1(0, 0, 3)\)
- \(B_1(12, 0, 3)\)
- \(C_1(12, 3\sqrt{2}, 3)\)
- \(D_1(0, 3\sqrt{2}, 3)\)
Теперь найдем координаты точки M. По условию \(CM : MD = 1 : 3\). Это значит, что точка M делит отрезок CD в отношении 1:3.
Координаты точки C: \(C(12, 3\sqrt{2}, 0)\) и координаты точки D: \(D(0, 3\sqrt{2}, 0)\).
Найдем координаты точки M как точку, которая делит отрезок CD в заданном отношении. Используем формулу деления отрезка:
\[ M = \frac{mD + nC}{m+n} \]
где \(m = 3\), \(n = 1\).
Подставим координаты:
\[ M = \frac{3 \cdot (0, 3\sqrt{2}, 0) + 1 \cdot (12, 3\sqrt{2}, 0)}{3+1} = \frac{(0, 9\sqrt{2}, 0) + (12, 3\sqrt{2}, 0)}{4} = \frac{(12, 12\sqrt{2}, 0)}{4} = (3, 3\sqrt{2}, 0) \]
Теперь определим вектор \(BM\): \[ \vec{BM} = M - B = (3, 3\sqrt{2}, 0) - (12, 0, 0) = (-9, 3\sqrt{2}, 0) \]
Теперь найдем нормальный вектор плоскости BCC_1. Для этого выберем векторы \(\vec{BC}\) и \(\vec{B C_1}\):
\[ \vec{BC} = C - B = (12, 3\sqrt{2}, 0) - (12, 0, 0) = (0, 3\sqrt{2}, 0) \]
\[ \vec{BC_1} = C_1 - B = (12, 3\sqrt{2}, 3) - (12, 0, 3) = (0, 3\sqrt{2}, 0) \]
Теперь нормальный вектор плоскости \(BCC_1\) можно найти, взяв векторное произведение векторов \(\vec{BC}\) и \(\vec{BC_1}\).
Глядя на векторы, видно, что они коллинеарны, что подразумевает, что нормальный вектор будет направлен вдоль оси \(x\) (так как векторы находятся в плоскости \(y = kx\)).
Теперь можем найти угол между вектором \(\vec{BM}\) и нормальным вектором плоскости \(BCC_1\). Поскольку векторы параллельны друг другу, угол между ними равен 0.
Таким образом, угол между прямой BM и плоскостью BCC_1 равен \(90^\circ\).
Ответ: угол между прямой BM и плоскостью BCC_1 равен \(90^\circ\).