Здравствуйте, skydreamagain !
Условие: В правильной 4х-угольной пирамиде SABCD основание ABCD - квадрат. Точки К, M, N - середины рёбер AD, AB и BC соответственно. Точки P, Q, R делят апофемы SK, SМ и SN в соотношениях Spk = 2 , Sqm = 4/7 , SrN = 1 .
Вычислить отношения, на которые плоскость PQR делит рёбра пирамиды.
Решение: Столь трудоёмкую задачу с множеством прямых и плоскостей в 3х-мерном пространстве лучше решать методом Аналитической геометрии. Расположим пирамиду в 3х-мерную систему координат в таком виде, как Вы уже начали решать и показали на рисунке в ниже-минифоруме. Пусть центр квадрат-основания совпадает с началом координат. Для построения рисунка надо задать какие-то размеры. Пусть сторона квадрата = 8 ед, а высота пирамиды - 10 ед. Эти величины НЕ влияют на искомые отношения (это можно будет проверить в конце Решения).
Тогда координаты вершин пирамиды будут A(-4 ; 4 ; 0) , B(4 ; 4 ; 0) , C(4 ; -4 ; 0) , D(-4 ; -4 ; 0) , S(0 ; 0 ; 10).
Серединные точки К, M, N имеют соответственно серединные координаты: K(-4 ; 0 ; 0) , M(0 ; 4 ; 0) , N(4 ; 0 ; 0) .
Для вычисления координат точек P, Q, R читаем учебную статью "Формулы деления отрезка в заданном отношении"
Ссылка1 и используем формулу
M = (A + [$955$]·B) / (1 + [$955$]) , где M - точка, делящая отрезок AB в отношении [$955$] = AM / MB .
PQ = Q - P и PR = R - P - направляющие векторы отрезков PQ и PR (см "Уравнение прямой в пространстве"
Ссылка2 ).
Векторное произведение этих векторов даёт нам Вектор нормали n
[$8594$] плоскости PQR . Читаем статью "Уравнение плоскости. Как составить уравнени плоскости?"
Ссылка3 и составляем уравнение плоскости [$946$] = PQR .
Ищем координаты точек пересечения плоскости [$946$] с рёбрами пирамиды. Сначала составляем Параметрические уравнения прямых-рёбер (см ссылку2). Затем в уравнении плоскости [$946$] заменяем текущие координаты x, y, z на параметрические компоненты рёбер. Решаем полученные уравнения и получаем координаты точек пересечения. Подробно см статью "Взаимное расположени прямой и плоскости. Основные задачи"
Ссылка4 .
Вы можете вычислять и решать уравнения любым удобным Вам способом (на бумажке, используя Windows-калькулятор, OnLine-калькуляторы…). Я люблю вычислять в популярном приложении
Маткад (ссылка5) . Маткад избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншот с вычислениями и эскизом прилагаю . Я добавил в скрин подробные комментарии зелёным цветом.
Ответ: плоскость PQR делит только 3 рёбра пирамиды: AD, AS и BS. При этом отношения поделенных отрезков равны :
AW / WD = 3 / 1 ; AL / LS = 3 / 2 ; BE / ES = 2 / 1 . Эти отношения НЕ зависят от размеров пирамиды, проверка сделана.
МаткадКонструкция типа
ta := Уравнение solve,t означает Решить уравнение, прописанное слева от solve относительно искомой переменной t, и затем присвоить полученный результат в переменную ta .
Оператор stack(A, B, C) объединяет числовые данные в вектор-столбец.
Символ
:= означает оператор присваивания. Символ
= - вывести на экран в числовом виде. Символ
[$8594$] - вывести на экран в символьном виде (имена переменных с операндами либо в виде простой, неокруглённой дроби).
Я старался объяснить все действия подробно. Если Вам что-то непонятно, задавайте вопросы в ниже-минифоруме. =Удачи!