Три некомпланарных вектора a→, b→ и c→ находятся на рёбрах куба с общей вершиной. Точка E делит ребро AB так, что AE:EB=3:1, а точка F делит ребро CC1 так, что CF:FC1=1:4. Разложи по векторам a→, b→ и c→ векторы DE−→− и EF−→.

(ответ округляй до сотых.)

DE→− = a→ + b→ + c→;

EF→ = a→ + b→ + c→.

Даны вершины треугольника АВС: А(-2; 0), В(-3; 2), С(1; -1).

1) Уравнение прямых AB, ВС и АС.

Вектор АВ = (-3)-(-2)=-1;  2-0=2) = (-1; 2).

Вектор ВС = (1-(-3)=4;  -1-2=-3) = (4; -3).

Вектор АС = (1-(-2)=3;  -1-0=-1) = (3; -1).

Каноническое уравнение прямой АВ:  (x + 2)/(-1) = y/2.

Каноническое уравнение прямой ВС:  (x + 3)/4 = (y - 2)/(-3).

Каноническое уравнение прямой АС:  (x - 1)/3 = (y + 1)/(-1).

2) Высота АК.

Найдем угловой коэффициент k1 прямой ВС.  Точки В(-3; 2), С(1; -1).

k1(ВС) = Δу/Δ х = (-1-2)/(1+3) = -3/4.

Найдем угловой коэффициент k перпендикуляра из условия перпендикулярности двух прямых: k1*k = -1.  

Подставляя вместо k1 угловой коэффициент данной прямой, получим:  (-3/4)*k = -1, откуда k = -1/(-3/4) = 4/3.  

Так как перпендикуляр проходит через точку А(-2; 0) и имеет k = (4/3), то будем искать его уравнение в виде: y-y0 = k(x-x0).  

Подставляя x0 = -2, k = (4/3), y0 = 0 получим уравнение высоты АК:  

y - 0 = (4/3)*(x + 2)  

или   y = (4/3)x + (8/3) или 4x  - 3у + 8 = 0.

Найдем точку пересечения с прямой ВС:  

Уравнение ВС:  (x + 3)/4 = (y - 2)/(-3) или у = (-3/4)х - (1/4).

Имеем систему из двух уравнений по прямым АК и ВС:

 y = (4/3)x + (8/3)

у = (-3/4)х - (1/4)

Приравняв правые части, имеем (25/12)х = -35/12.

Отсюда х  = -35/25 = -7/5 = -1,4.

у = (4/3)*(-7/5) + (8/3) = (4/5) = 0,8.

Точка К(-1,4; 0,8).

3) Модули сторон:  

АВ = √((-1)² + 2²) = √5.

АС = √(3² + (-1)²) = √10.

cos BAC = ((-1)*3 + 2(-1))/(√5√10) = -5/√50 = -1/√2 = -√2/2.

Угол ВАС равен 135 градусов.

Отметим, что наименьший угол прямоугольной трапеции, это единственный острый угол. (на нашем рисунке это <D).
SinD=EP/HD => EP=DH*SinD.
SinD=GP/HC => GP=HC*SinD.
PH=√(GP*PE), как высота из прямого угла (<GHE=90°, так как опирается на диаметр GE). Тогда PH=SinD√(HD*CH).
Но √(HD*CH)=OH - высота из прямого угла в прямоугольном треугольнике СOD c <COD=90° (свойство трапеции: "В трапеции её боковая сторона видна из центра вписанной окружности под углом 90°"). А так как ОН=АВ/2=R, то РН=(АВ/2)*SinD.
Площадь четырехугольника EFGH равна сумме площадей треугольников EFG и EHG.
Sefg=(1/2)*EG*OF = (1/2)*AB*(1/2)AB=AB²/4.
Sehg=(1/2)*EG*PH = (1/2)*AB*(AB/2)*SinD=AB²*SinD/4.
Тогда площадь четырехугольника EFGH равна (AB²/4)*(1+SinD).
Площадь трапеции равна (1/2)*(BC+AD)*AB. Но поскольку в трапецию вписана окружность, то ВС+АD=АВ+СD (свойство: "В трапецию можно вписать окружность, если сумма длин оснований трапеции равна сумме длин её боковых сторон").
В треугольнике CDK: CK=CD*SinD, но СК=АВ, значит CD=AB/SinD.
Тогда Sabcd=(1/2)*(AB+AB/SinD)*AB =AB²*(1+1/sinD)/2.
По условию Sabcd=4*Sefgh. или (АВ²*(1+1/sinD)/2=4*(AB²/4)*(1+SinD).
Отсюда 1/SinD==2 и SinD=1/2.
ответ: острый угол D трапеции равен 30°.