Реферат Векторный метод решения стереометрических задач
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего
от 25%

Подписываем
договор
Векторный метод решения стереометрических задач
Задача 1. Отрезок, соединяющий вершину тетраэдра с центроидом противолежащей грани, называется медианой этого тетраэдра; отрезок, соединяющий середины противоположных ребер тетраэдра, называется его бимедианой. Докажите:
а) что все медианы тетраэдра пересекаются в одной точке и эта точка делит каждую из медиан в отношении 3:1, считая от вершины;
б) все бимедианы тетраэдра пересекаются в одной точке и делятся ею пополам;
в) точка пересечения бимедиан тетраэдра совпадает с точкой пересечения его медиан.
Решение.
а) Пусть Н1, Н2, Н3, Н4 — центроиды граней соответственно АВС, АВР, ВСР, АСР; М — точка, делящая медиану РН1 тетраэдра РАВС в отношении РМ : МН1 = 3 : 1( рис. 1).

Рис. 1
Тогда РМ : РН1 = 3 : 4, откуда


Тогда

Аналогично можно доказать, что для точек М1, М2 и М3, делящих медианы соответственно СН2, АН3, ВН4 тетраэдра в отношении 3 : 1, считая соответственно от вершин С, А и В, выполняется то же равенство, то есть

Это означает, что точки М, М1, М2 и М3 совпадают, то есть все четыре медианы РН1, СН2, АН3 и ВН4 тетраэдра пересекаются в одной точке М и делятся этой точкой в отношении 3 : 1, считая от соответствующей вершины, что и требовалось доказать.
Точка пересечения медиан тетраэдра называется центроидом этого тетраэдра.
б) Пусть точки K и Е — середины ребер соответственно ВС и АР (см. рис. 1), то есть отрезок KЕ — бимедиана тетраэдра РАВС. Если точка Q — середина бимедианы KЕ, то для любой точки О пространства выполняется:

Так как K и Е — середины ребер соответственно ВС и АР, то справедливы равенства:

Тогда получаем:

Аналогично можно доказать, что для середины Q1 бимедианы ТF (см. рис.1) имеет место:


в) Таким образом, для точек М и Q справедливы соответственно равенства:

и

из которых следует, что

Условие компланарности трех векторов
В качестве базиса в пространстве можно выбрать любую упорядоченную тройку некомпланарных векторов



В общем виде критерий компланарности трех ненулевых векторов


Задача 2.В параллелепипеде АВСDА1В1С1D1 точка М — середина диагонали А1С1 грани A1B1C1D1, точка K — середина ребра ВВ1. Докажите, что прямые А1В1, KМ и ВС1 параллельны некоторой плоскости.

Рис. 2
Решение. Введем векторы:

Тройку



Имеем:



Тогда

Это означает, что векторы


Задача 3. На диагоналях АВ1 и ВС1 граней AA1B1B и ВВ1С1С параллелепипеда ABCDA1B1C1D1 взяты точки соответственно Н и M так, что отрезки MН и A1C параллельны. Найдите отношение длин этих отрезков.
Решение. Введем векторы:


Рис. 3
Тройку





Так как точка Н лежит на диагонали АВ1, то векторы




По правилу ломаной находим:

По условию MН



Вследствие некомпланарности векторов



Ответ: 1 : 3.