Для нахождения угла ( \angle ABC ) в треугольнике с вершинами ( A(-1, 4, 1) ), ( B(3, 4, -2) ), и ( C(5, 2, -1) ) в трёхмерном пространстве, нам необходимо использовать векторный метод и формулу для косинуса угла между двумя векторами.
Найдем векторы (\mathbf{AB}) и (\mathbf{BC}):
Вектор (\mathbf{AB}):
[
\mathbf{AB} = B - A = (3 - (-1), 4 - 4, -2 - 1) = (4, 0, -3)
]
Вектор (\mathbf{BC}):
[
\mathbf{BC} = C - B = (5 - 3, 2 - 4, -1 - (-2)) = (2, -2, 1)
]
Найдем скалярное произведение векторов (\mathbf{AB}) и (\mathbf{BC}):
[
\mathbf{AB} \cdot \mathbf{BC} = (4, 0, -3) \cdot (2, -2, 1) = 4 \cdot 2 + 0 \cdot (-2) + (-3) \cdot 1 = 8 + 0 - 3 = 5
]
Найдем длины векторов (\mathbf{AB}) и (\mathbf{BC}):
Длина вектора (\mathbf{AB}):
[
|\mathbf{AB}| = \sqrt{4^2 + 0^2 + (-3)^2} = \sqrt{16 + 0 + 9} = \sqrt{25} = 5
]
Длина вектора (\mathbf{BC}):
[
|\mathbf{BC}| = \sqrt{2^2 + (-2)^2 + 1^2} = \sqrt{4 + 4 + 1} = \sqrt{9} = 3
]
Используем формулу для косинуса угла между векторами:
[
\cos \theta = \frac{\mathbf{AB} \cdot \mathbf{BC}}{|\mathbf{AB}| |\mathbf{BC}|}
]
Подставляем найденные значения:
[
\cos \theta = \frac{5}{5 \cdot 3} = \frac{5}{15} = \frac{1}{3}
]
Находим угол (\theta):
[
\theta = \arccos \left(\frac{1}{3}\right)
]
Таким образом, угол ( \angle ABC ) равен (\arccos \left(\frac{1}{3}\right)).
Это значение можно оставить в виде арккосинуса, либо при необходимости найти его численное значение с использованием калькулятора:
[
\theta \approx 70.53^\circ
]
Таким образом, угол ( \angle ABC ) составляет примерно ( 70.53^\circ ).