Через вершину А прямокутного трикутника ABC (кут В=90°) проведено пряму м, перпендикулярну площині ABC. Знайти відстань між прямими м і прямою, яка містить медіану BM, якщо АС=30 см, cos кута АCB=0,8.
Оскільки пряма м перпендикулярна до площини ABC, то вона також перпендикулярна до лінії, що містить сторону BC трикутника ABC. Отже, вектор, що йде від точки М (точка перетину медіани BM зі стороною AC) до точки, де пряма м перетинає BC, буде перпендикулярним до BC.
Позначимо точку перетину прямої м зі стороною BC як D. Тоді вектор BD буде перпендикулярним до вектора BM, тобто точки B, M і D будуть лежати на одній прямій, що називається медіаною. Оскільки трикутник ABC є прямокутним, то медіана BM є також висотою трикутника, яка проходить через прямий кут B.
Розглянемо трикутник BMD. За теоремою Піфагора ми можемо записати:
BD^2 = BM^2 + MD^2
Далі, оскільки пряма м перпендикулярна до площини ABC, вона також перпендикулярна до сторони BC. Отже, трикутник BMD є прямокутним, і тому можна скористатися властивостями тригонометричних функцій для знаходження відстані між прямими м та BM.
За властивостями тригонометричних функцій, ми можемо записати:
sin(ACB) = BD/AD
де AD є відстанню між прямими м та прямою, що містить медіану BM.
За теоремою Піфагора, ми можемо також записати:
AD^2 = AM^2 + MD^2
де AM = AC/2 = 15 см є довжиною медіани BM.
Отже, маємо:
sin(ACB) = BD / sqrt(AM^2 + MD^2)
BD^2 = BM^2 + MD^2
Підставляючи другу формулу в першу, маємо:
sin(ACB) = sqrt(BM^2 + MD^2) / sqrt(AM^2 + MD^2)
Розв'язуючи це рівняння відносно MD, маємо:
MD = sqrt(BM^2 / (1/sin^2(ACB1)) - AM^2
Підставляючи значення sin(ACB) = 0.8, AM = 15 см та BM = BC - CM, де CM є довжиною медіани AM, маємо:
MD = sqrt((BC - CM)^2 / (1/0.8^2) - 15^2)
Залишається знайти довжину CM, тобто відстань від точки М до середини сторони AC. За властивостями медіани, точка М ділить сторону AC навпіл, тому CM = AC/2 = 15 см.
Підставляючи значення виразу для MD, маємо:
MD = sqrt((BC - 15)^2 / (1/0.8^2) - 15^2)
Для знаходження довжини сторони BC можемо скористатися теоремою Піфагора:
Answers & Comments
Оскільки пряма м перпендикулярна до площини ABC, то вона також перпендикулярна до лінії, що містить сторону BC трикутника ABC. Отже, вектор, що йде від точки М (точка перетину медіани BM зі стороною AC) до точки, де пряма м перетинає BC, буде перпендикулярним до BC.
Позначимо точку перетину прямої м зі стороною BC як D. Тоді вектор BD буде перпендикулярним до вектора BM, тобто точки B, M і D будуть лежати на одній прямій, що називається медіаною. Оскільки трикутник ABC є прямокутним, то медіана BM є також висотою трикутника, яка проходить через прямий кут B.
Розглянемо трикутник BMD. За теоремою Піфагора ми можемо записати:
BD^2 = BM^2 + MD^2
Далі, оскільки пряма м перпендикулярна до площини ABC, вона також перпендикулярна до сторони BC. Отже, трикутник BMD є прямокутним, і тому можна скористатися властивостями тригонометричних функцій для знаходження відстані між прямими м та BM.
За властивостями тригонометричних функцій, ми можемо записати:
sin(ACB) = BD/AD
де AD є відстанню між прямими м та прямою, що містить медіану BM.
За теоремою Піфагора, ми можемо також записати:
AD^2 = AM^2 + MD^2
де AM = AC/2 = 15 см є довжиною медіани BM.
Отже, маємо:
sin(ACB) = BD / sqrt(AM^2 + MD^2)
BD^2 = BM^2 + MD^2
Підставляючи другу формулу в першу, маємо:
sin(ACB) = sqrt(BM^2 + MD^2) / sqrt(AM^2 + MD^2)
Розв'язуючи це рівняння відносно MD, маємо:
MD = sqrt(BM^2 / (1/sin^2(ACB1)) - AM^2
Підставляючи значення sin(ACB) = 0.8, AM = 15 см та BM = BC - CM, де CM є довжиною медіани AM, маємо:
MD = sqrt((BC - CM)^2 / (1/0.8^2) - 15^2)
Залишається знайти довжину CM, тобто відстань від точки М до середини сторони AC. За властивостями медіани, точка М ділить сторону AC навпіл, тому CM = AC/2 = 15 см.
Підставляючи значення виразу для MD, маємо:
MD = sqrt((BC - 15)^2 / (1/0.8^2) - 15^2)
Для знаходження довжини сторони BC можемо скористатися теоремою Піфагора:
BC^2 = AC^2 + AB^2 = 30^2 + (BC*cos(ACB))^2
Підставляючи значення cos(ACB) = 0.8, маємо:
BC^2 = 30^2 + (BC*0.8)^2
Розв'язуючи це рівняння відносно BC, маємо:
BC = sqrt(30^2 / (1 - 0.8^2)) ≈ 54.37 см
Отже, підставляючи значення виразу для MD, маємо:
MD = sqrt((54.37 - 15)^2 / (1/0.8^2) - 15^2) ≈ 19.33 см
Отже, відстань між прямими м та прямою, що містить медіану BM, становить близько 19.33 см.