Для решения задачи, необходимо найти угол между векторами ( \mathbf{AC} ) и ( \mathbf{BD} ) в параллелограмме. Даны три последовательные вершины параллелограмма: ( A(-3, -2, 0) ), ( B(3, -1, 1) ) и ( C(5, 0, 2) ).
Найдем координаты вектора ( \mathbf{AC} ):
[ \mathbf{AC} = C - A = (5 - (-3), 0 - (-2), 2 - 0) ]
[ \mathbf{AC} = (8, 2, 2) ]
Найдем координаты четвертой вершины параллелограмма ( D ):
Поскольку ( A ) и ( C ) — противоположные вершины, ( D ) будет противоположной вершиной к ( B ). В параллелограмме диагонали пересекаются в середине, следовательно, средняя точка диагонали ( AC ) совпадает со средней точкой диагонали ( BD ).
Средняя точка диагонали ( AC ):
[ \left( \frac{-3 + 5}{2}, \frac{-2 + 0}{2}, \frac{0 + 2}{2} \right) = \left( \frac{2}{2}, \frac{-2}{2}, \frac{2}{2} \right) = (1, -1, 1) ]
Средняя точка диагонали ( BD ) должна быть такой же, поэтому:
[ \left( \frac{3 + x_D}{2}, \frac{-1 + y_D}{2}, \frac{1 + z_D}{2} \right) = (1, -1, 1) ]
Решаем систему уравнений:
[ \frac{3 + x_D}{2} = 1 ]
[ 3 + x_D = 2 ]
[ x_D = -1 ]
[ \frac{-1 + y_D}{2} = -1 ]
[ -1 + y_D = -2 ]
[ y_D = -1 ]
[ \frac{1 + z_D}{2} = 1 ]
[ 1 + z_D = 2 ]
[ z_D = 1 ]
Таким образом, ( D(-1, -1, 1) ).
Найдем координаты вектора ( \mathbf{BD} ):
[ \mathbf{BD} = D - B = (-1 - 3, -1 - (-1), 1 - 1) ]
[ \mathbf{BD} = (-4, 0, 0) ]
Найдем скалярное произведение векторов ( \mathbf{AC} ) и ( \mathbf{BD} ):
[ \mathbf{AC} \cdot \mathbf{BD} = (8, 2, 2) \cdot (-4, 0, 0) ]
[ \mathbf{AC} \cdot \mathbf{BD} = 8 \cdot (-4) + 2 \cdot 0 + 2 \cdot 0 ]
[ \mathbf{AC} \cdot \mathbf{BD} = -32 ]
Найдем длины векторов ( \mathbf{AC} ) и ( \mathbf{BD} ):
[ |\mathbf{AC}| = \sqrt{8^2 + 2^2 + 2^2} = \sqrt{64 + 4 + 4} = \sqrt{72} = 6\sqrt{2} ]
[ |\mathbf{BD}| = \sqrt{(-4)^2 + 0^2 + 0^2} = \sqrt{16} = 4 ]
Найдем косинус угла между векторами ( \mathbf{AC} ) и ( \mathbf{BD} ):
[ \cos \theta = \frac{\mathbf{AC} \cdot \mathbf{BD}}{|\mathbf{AC}| |\mathbf{BD}|} ]
[ \cos \theta = \frac{-32}{6\sqrt{2} \cdot 4} = \frac{-32}{24\sqrt{2}} = \frac{-32}{24 \cdot 1.414} = \frac{-32}{33.936} \approx -0.942 ]
Найдем угол ( \theta ):
[ \theta = \arccos(-0.942) ]
[ \theta \approx 160.53^\circ ]
Таким образом, угол между векторами ( \mathbf{AC} ) и ( \mathbf{BD} ) составляет приблизительно ( 160.53^\circ ).