Давайте разберем каждый пункт последовательно.
Пункт А: Скалярное произведение векторов
Вначале обозначим вершины треугольника ( A ), ( B ) и ( C ) как точки в пространстве. Пусть ( \vec{A} ), ( \vec{B} ), и ( \vec{C} ) будут векторы, исходящие из начала координат и направленные к точкам ( A ), ( B ) и ( C ) соответственно.
Скалярное произведение (или внутреннее произведение) двух векторов ( \vec{u} ) и ( \vec{v} ) определяется как:
[ \vec{u} \cdot \vec{v} = |\vec{u}| |\vec{v}| \cos(\theta) ]
где ( |\vec{u}| ) и ( |\vec{v}| ) — длины (модули) векторов, а ( \theta ) — угол между ними.
Для треугольника ( ABC ) с данными сторонами ( AB = BC = 20 ) и ( AC = 24 ), найдем углы треугольника, используя теорему косинусов.
Для угла ( \angle BAC ) (противолежащего стороне ( BC )):
[ BC^2 = AB^2 + AC^2 - 2 \cdot AB \cdot AC \cdot \cos(\angle BAC) ]
[ 20^2 = 20^2 + 24^2 - 2 \cdot 20 \cdot 24 \cdot \cos(\angle BAC) ]
[ 400 = 400 + 576 - 960 \cos(\angle BAC) ]
[ 960 \cos(\angle BAC) = 576 ]
[ \cos(\angle BAC) = \frac{576}{960} = 0.6 ]
Теперь найдем скалярные произведения:
( \vec{AB} \cdot \vec{AC} ):
[ |\vec{AB}| |\vec{AC}| \cos(\angle BAC) = 20 \cdot 24 \cdot 0.6 = 288 ]
( \vec{BA} \cdot \vec{BC} ) (здесь ( \angle ABC )):
[ \cos(\angle ABC) = \frac{AB^2 + BC^2 - AC^2}{2 \cdot AB \cdot BC} = \frac{20^2 + 20^2 - 24^2}{2 \cdot 20 \cdot 20} = \frac{400 + 400 - 576}{800} = \frac{224}{800} = 0.28 ]
[ |\vec{BA}| |\vec{BC}| \cos(\angle ABC) = 20 \cdot 20 \cdot 0.28 = 112 ]
( \vec{CA} \cdot \vec{CB} ) (здесь ( \angle ACB )):
[ \cos(\angle ACB) = \frac{AC^2 + BC^2 - AB^2}{2 \cdot AC \cdot BC} = \frac{24^2 + 20^2 - 20^2}{2 \cdot 24 \cdot 20} = \frac{576 + 400 - 400}{960} = \frac{576}{960} = 0.6 ]
[ |\vec{CA}| |\vec{CB}| \cos(\angle ACB) = 24 \cdot 20 \cdot 0.6 = 288 ]
Итак, скалярные произведения:
- ( \vec{AB} \cdot \vec{AC} = 288 )
- ( \vec{BA} \cdot \vec{BC} = 112 )
- ( \vec{CA} \cdot \vec{CB} = 288 )
Пункт Б: Длина окружности, описанной около треугольника
Радиус описанной окружности ( R ) можно найти через формулу для треугольника:
[ R = \frac{abc}{4K} ]
где ( a, b, c ) — стороны треугольника, а ( K ) — его площадь.
Найдем площадь треугольника с помощью формулы Герона:
[ s = \frac{a + b + c}{2} = \frac{20 + 20 + 24}{2} = 32 ]
[ K = \sqrt{s(s - a)(s - b)(s - c)} = \sqrt{32 \times 12 \times 12 \times 8} = \sqrt{36864} = 192 ]
Теперь радиус:
[ R = \frac{20 \times 20 \times 24}{4 \times 192} = \frac{9600}{768} = 12.5 ]
Длина окружности:
[ C = 2\pi R = 2 \pi \times 12.5 = 25\pi ]
Пункт В: Площадь круга, вписанного в треугольник
Радиус вписанной окружности ( r ) можно найти через формулу:
[ r = \frac{K}{s} = \frac{192}{32} = 6 ]
Площадь круга:
[ A = \pi r^2 = \pi \times 6^2 = 36\pi ]
Итак, ответы:
А) Скалярные произведения:
- ( \vec{AB} \cdot \vec{AC} = 288 )
- ( \vec{BA} \cdot \vec{BC} = 112 )
- ( \vec{CA} \cdot \vec{CB} = 288 )
Б) Длина окружности, описанной около треугольника: ( 25\pi )
В) Площадь круга, вписанного в треугольник: ( 36\pi )