Чтобы найти периметр четырёхугольника ABCD и угол между векторами AB и CD, выполним следующие шаги:
Шаг 1: Найдем длины сторон четырехугольника
Длина AB:
Вектор AB можно найти как разность координат точек B и A:
[ \overrightarrow{AB} = (3 - 1, 2 - 2, -1 - 3) = (2, 0, -4) ]
Длина вектора AB (и, соответственно, длина отрезка AB):
[ |\overrightarrow{AB}| = \sqrt{2^2 + 0^2 + (-4)^2} = \sqrt{4 + 0 + 16} = \sqrt{20} = 2\sqrt{5} ]
Длина BC:
Вектор BC:
[ \overrightarrow{BC} = (5 - 3, 8 - 2, -1 - (-1)) = (2, 6, 0) ]
Длина BC:
[ |\overrightarrow{BC}| = \sqrt{2^2 + 6^2 + 0^2} = \sqrt{4 + 36} = \sqrt{40} = 2\sqrt{10} ]
Длина CD:
Вектор CD:
[ \overrightarrow{CD} = (-6 - 5, 4 - 8, 0 - (-1)) = (-11, -4, 1) ]
Длина CD:
[ |\overrightarrow{CD}| = \sqrt{(-11)^2 + (-4)^2 + 1^2} = \sqrt{121 + 16 + 1} = \sqrt{138} ]
Длина DA:
Вектор DA:
[ \overrightarrow{DA} = (1 - (-6), 2 - 4, 3 - 0) = (7, -2, 3) ]
Длина DA:
[ |\overrightarrow{DA}| = \sqrt{7^2 + (-2)^2 + 3^2} = \sqrt{49 + 4 + 9} = \sqrt{62} ]
Шаг 2: Найдем периметр четырехугольника ABCD
Периметр ( P ) равен сумме длин всех сторон:
[ P = |\overrightarrow{AB}| + |\overrightarrow{BC}| + |\overrightarrow{CD}| + |\overrightarrow{DA}| = 2\sqrt{5} + 2\sqrt{10} + \sqrt{138} + \sqrt{62} ]
Шаг 3: Найдем угол между векторами AB и CD
Сначала найдем скалярное произведение векторов AB и CD:
[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{CD} = (2) \times (-11) + (0) \times (-4) + (-4) \times 1 = -22 + 0 - 4 = -26 ]
Длину векторов мы уже нашли:
[ |\overrightarrow{AB}| = 2\sqrt{5}, \quad |\overrightarrow{CD}| = \sqrt{138} ]
Косинус угла ( \theta ) между векторами можно найти по формуле:
[ \cos \theta = \frac{\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{CD}}{|\overrightarrow{AB}| \times |\overrightarrow{CD}|} = \frac{-26}{2\sqrt{5} \times \sqrt{138}} ]
Таким образом, угол ( \theta ) можно найти, взяв арккосинус полученного значения:
[ \theta = \arccos\left(\frac{-26}{2\sqrt{5} \times \sqrt{138}}\right) ]
Это даст вам значение угла в радианах. Вы можете перевести его в градусы, если это необходимо, умножив на (\frac{180}{\pi}).
Таким образом, мы вычислили периметр четырехугольника и угол между векторами.