Дан прямоугольный параллелепипед А...Д1
Найдите сумму векторов:
1)AB-CC;
2) АВ1+А1Д1 +СС1+C1A1;
3) АА1+В1С-С1Д1
Задача по геометрии (11 класс): прямоугольный параллелепипед A B C D A1 B1 C1 D1. Найдём суммы заданных векторов.
Идея: удобно ввести систему координат с углом A в начале и оси вдоль ребер AB, AD, AA1.
- AB направлен вдоль x, длина a: AB = (a, 0, 0)
- AD направлен вдоль y, длина b: AD = (0, b, 0)
- AA1 направлен вдоль z, длина c: AA1 = (0, 0, c)
Координаты вершин:
- A = (0,0,0)
- B = (a,0,0)
- C = (a,b,0)
- D = (0,b,0)
- A1 = (0,0,c)
- B1 = (a,0,c)
- C1 = (a,b,c)
- D1 = (0,b,c)
Замечания по векторам:
- CC = вектор от C к C, равен нулю: CC = (0,0,0)
- AB1 = B1 − A = (a,0,c)
- A1D1 = D1 − A1 = (0,b,0)
- CC1 = C1 − C = (0,0,c)
- C1A1 = A1 − C1 = (−a, −b, 0)
- B1C = C − B1 = (0, b, −c)
- C1D1 = D1 − C1 = (−a, 0, 0)
Теперь по каждому пункту:
1) AB − CC
- AB = (a, 0, 0), CC = (0, 0, 0)
- AB − CC = (a, 0, 0) = AB
Ответ: AB
2) AB1 + A1D1 + CC1 + C1A1
- AB1 = (a, 0, c)
- A1D1 = (0, b, 0)
- CC1 = (0, 0, c)
- C1A1 = (−a, −b, 0)
Сложим по компонентам:
- x: a + 0 + 0 + (−a) = 0
- y: 0 + b + 0 + (−b) = 0
- z: c + 0 + c + 0 = 2c
Итого: (0, 0, 2c) = 2(0, 0, c) = 2 AA1
Ответ: 2 AA1
(Можно заметить альтернативно: AB1 = AB + AA1, C1A1 = −AB − AD, и A1D1 = AD, CC1 = AA1. Сумма: AB + AA1 + AD + AA1 − AB − AD = 2 AA1.)
3) AA1 + B1C − C1D1
- AA1 = (0, 0, c)
- B1C = (0, b, −c)
- C1D1 = (−a, 0, 0) → следовательно −C1D1 = (a, 0, 0)
Сложим:
- x: 0 + 0 + a = a
- y: 0 + b + 0 = b
- z: c + (−c) + 0 = 0
Итого: (a, b, 0) = AC (вектор diag основания, от A до C)
Ответ: AC
Итог:
1) AB
2) 2 AA1
3) AC
Если нужно, можно привести трактовку в виде геометрических соотношений без координатных чисел, но приведённый расчёт по порядку демонстрирует шаги и приносит ясные результаты.