Давайте решим задачи по шагам.
1) Найти координаты ( C ) и ( D )
Диагонали параллелограмма пересекаются в точке ( O ), которая является серединой каждой из диагоналей.
Координаты точки ( C )
Пусть координаты точки ( C ) равны ( (x, y, z) ).
Поскольку ( O ) — середина диагонали ( AC ), выполняется условие:
[
\left(\frac{1 + x}{2}, \frac{3 + y}{2}, \frac{-1 + z}{2}\right) = (0, 1.5, 0)
]
Решим систему уравнений:
- (\frac{1 + x}{2} = 0 \Rightarrow 1 + x = 0 \Rightarrow x = -1)
- (\frac{3 + y}{2} = 1.5 \Rightarrow 3 + y = 3 \Rightarrow y = 0)
- (\frac{-1 + z}{2} = 0 \Rightarrow -1 + z = 0 \Rightarrow z = 1)
Получаем координаты точки ( C ): ((-1, 0, 1)).
Координаты точки ( D )
Пусть координаты точки ( D ) равны ( (x, y, z) ).
Поскольку ( O ) — середина диагонали ( BD ), выполняется условие:
[
\left(\frac{-2 + x}{2}, \frac{1 + y}{2}, \frac{0 + z}{2}\right) = (0, 1.5, 0)
]
Решим систему уравнений:
- (\frac{-2 + x}{2} = 0 \Rightarrow -2 + x = 0 \Rightarrow x = 2)
- (\frac{1 + y}{2} = 1.5 \Rightarrow 1 + y = 3 \Rightarrow y = 2)
- (\frac{0 + z}{2} = 0 \Rightarrow z = 0)
Получаем координаты точки ( D ): ((2, 2, 0)).
2) Найти длину стороны ( BC )
Координаты точек ( B ) и ( C ) равны ((-2, 1, 0)) и ((-1, 0, 1)) соответственно. Длина вектора ( BC ) рассчитывается по формуле:
[
BC = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2}
]
Подставим значения:
[
BC = \sqrt{((-1) - (-2))^2 + (0 - 1)^2 + (1 - 0)^2} = \sqrt{(1)^2 + (-1)^2 + (1)^2} = \sqrt{1 + 1 + 1} = \sqrt{3}
]
3) Разложить вектор ( AD ) по векторам ( \mathbf{i}, \mathbf{j}, \mathbf{k} )
Вектор ( AD ) можно найти как разность координат точек ( D ) и ( A ).
Координаты ( A ): ((1, 3, -1))
Координаты ( D ): ((2, 2, 0))
Вектор ( \mathbf{AD} = (x_2 - x_1, y_2 - y_1, z_2 - z_1) ):
[
\mathbf{AD} = (2 - 1, 2 - 3, 0 - (-1)) = (1, -1, 1)
]
Разложение по векторам ( \mathbf{i}, \mathbf{j}, \mathbf{k} ):
[
\mathbf{AD} = 1\mathbf{i} - 1\mathbf{j} + 1\mathbf{k}
]
Таким образом, координаты точек ( C ) и ( D ) равны ((-1, 0, 1)) и ((2, 2, 0)) соответственно, длина стороны ( BC ) равна ( \sqrt{3} ), а вектор ( AD ) разлагается как ( \mathbf{i} - \mathbf{j} + \mathbf{k} ).