Краткий ответ
1.2
Так как точки расположены в порядке \(A-B-C\):
сонаправленные: \[ \overrightarrow{AB},\ \overrightarrow{AC};\qquad \overrightarrow{AB},\ \overrightarrow{BC};\qquad \overrightarrow{AC},\ \overrightarrow{BC}; \]
противоположно направленные: \[ \overrightarrow{BA}\text{ и }\overrightarrow{AB};\qquad \overrightarrow{BA}\text{ и }\overrightarrow{AC};\qquad \overrightarrow{BA}\text{ и }\overrightarrow{BC}. \]
1.3
Учтём оба направления на каждой стороне прямоугольника.
Коллинеарные: \[ \overrightarrow{AB},\overrightarrow{BA}, \overrightarrow{CD},\overrightarrow{DC}; \] \[ \overrightarrow{BC},\overrightarrow{CB}, \overrightarrow{AD},\overrightarrow{DA}. \]
Перпендикулярные — любой вектор из первой группы перпендикулярен любому вектору из второй группы.
Равные: \[ \overrightarrow{AB}=\overrightarrow{DC},\qquad \overrightarrow{BA}=\overrightarrow{CD}, \] \[ \overrightarrow{BC}=\overrightarrow{AD},\qquad \overrightarrow{CB}=\overrightarrow{DA}. \]
1.4
Во всех четырёх случаях точки \(A\) и \(B\) совпадают: \[ A=B. \] Точка \(C\) может быть любой.
Объяснение
1.2
На прямой направление от \(A\) к \(C\) одно и то же:
\[ A\longrightarrow B\longrightarrow C. \]
Поэтому \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\) и \(\overrightarrow{BC}\) сонаправлены. Вектор \(\overrightarrow{BA}\) направлен в обратную сторону, значит, он противоположно направлен каждому из них.
1.3
У прямоугольника противоположные стороны параллельны, а соседние — перпендикулярны:
\[ AB\parallel CD,\qquad BC\parallel AD, \] \[ AB\perp BC. \]
Для равенства векторы должны иметь не только равные длины, но и одинаковое направление. Поэтому:
\[ \overrightarrow{AB}=\overrightarrow{DC}, \]
а не \(\overrightarrow{CD}\), поскольку \(\overrightarrow{CD}\) направлен в противоположную сторону.
1.4
\(\overrightarrow{AB}=\vec 0\) возможно только при \(A=B\).
Так как \(\overrightarrow{BA}=-\overrightarrow{AB}\), равенство \[ \overrightarrow{AB}=\overrightarrow{BA} \] возможно только для нулевого вектора, значит, \(A=B\).
Используем правило сложения: \[ \overrightarrow{AC}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}. \] Если \(\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{BC}\), то \(\overrightarrow{AB}=\vec 0\), следовательно, \(A=B\).
Аналогично: \[ \overrightarrow{CA}=\overrightarrow{CB}+\overrightarrow{BA}. \] Из равенства \(\overrightarrow{CA}=\overrightarrow{CB}\) получаем \(\overrightarrow{BA}=\vec 0\), то есть \(A=B\).
Проверка: если \(A=B\), все четыре равенства действительно выполняются.
