Для решения задачи о треугольнике с вершинами A(1, -1, 3), B(3, -1, 1), и C(-1, 1, 3) в трехмерном пространстве, нам нужно найти длины сторон треугольника, использовать их для вычисления периметра и площади, а также определить углы треугольника.
Шаг 1: Нахождение длин сторон треугольника.
Для нахождения длины стороны треугольника, соединяющей две точки в пространстве, используем формулу расстояния между двумя точками:
[ AB = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2} ]
Подставляем координаты:
[ AB = \sqrt{(3 - 1)^2 + (-1 + 1)^2 + (1 - 3)^2} = \sqrt{2^2 + 0^2 + (-2)^2} = \sqrt{4 + 4} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2} ]
Аналогично находим:
[ AC = \sqrt{((-1) - 1)^2 + (1 + 1)^2 + (3 - 3)^2} = \sqrt{-2^2 + 2^2 + 0^2} = \sqrt{4 + 4} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2} ]
[ BC = \sqrt{((-1) - 3)^2 + (1 + 1)^2 + (3 - 1)^2} = \sqrt{-4^2 + 2^2 + 2^2} = \sqrt{16 + 4 + 4} = \sqrt{24} = 2\sqrt{6} ]
Шаг 2: Нахождение периметра треугольника.
Периметр треугольника равен сумме длин его сторон:
[ P = AB + AC + BC = 2\sqrt{2} + 2\sqrt{2} + 2\sqrt{6} = 4\sqrt{2} + 2\sqrt{6} ]
Шаг 3: Нахождение площади треугольника.
Для нахождения площади треугольника в пространстве можно использовать формулу с векторным произведением. Площадь треугольника равна половине модуля векторного произведения двух векторов, исходящих из одной вершины:
[ \vec{AB} = (2, 0, -2), \quad \vec{AC} = (-2, 2, 0) ]
[ \vec{AB} \times \vec{AC} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \ 2 & 0 & -2 \ -2 & 2 & 0 \end{vmatrix} = \mathbf{i}(0 - (-4)) - \mathbf{j}(-4) + \mathbf{k}(4) = 4\mathbf{i} + 4\mathbf{j} + 4\mathbf{k} ]
[ |\vec{AB} \times \vec{AC}| = \sqrt{4^2 + 4^2 + 4^2} = \sqrt{48} = 4\sqrt{3} ]
[ S = \frac{1}{2} |\vec{AB} \times \vec{AC}| = 2\sqrt{3} ]
Шаг 4: Нахождение углов треугольника.
Для нахождения углов используем формулу:
[ \cos \theta = \frac{\vec{a} \cdot \vec{b}}{|\vec{a}||\vec{b}|} ]
где (\vec{a}) и (\vec{b}) - векторы сторон треугольника. Вычисляем углы, подставляя соответствующие векторы и используя длины сторон, найденные ранее.
Эти расчеты дадут вам полное представление о геометрии треугольника в трехмерном пространстве.