Для решения задачи сначала нужно понять, как доказать, что треугольник ( \triangle ABC ) является прямоугольным, а затем найти длину медианы, проведенной из вершины прямого угла.
а) Доказательство, что треугольник ( \triangle ABC ) является прямоугольным.
Для этого мы используем скалярное произведение векторов. Если векторы, образующие два из трех сторон треугольника, перпендикулярны, то их скалярное произведение равно нулю.
Сначала найдем векторы ( \overrightarrow{AB} ), ( \overrightarrow{BC} ) и ( \overrightarrow{AC} ):
[ \overrightarrow{AB} = B - A = (-1-3, 9-5, 0-3) = (-4, 4, -3) ]
[ \overrightarrow{BC} = C - B = (3-(-1), -2-9, 6-0) = (4, -11, 6) ]
[ \overrightarrow{AC} = C - A = (3-(-1), -2-5, 6-3) = (4, -7, 3) ]
Теперь найдем скалярные произведения этих векторов:
[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{BC} = (-4) \cdot 4 + 4 \cdot (-11) + (-3) \cdot 6 = -16 - 44 - 18 = -78 ]
[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = (-4) \cdot 4 + 4 \cdot (-7) + (-3) \cdot 3 = -16 - 28 - 9 = -53 ]
[ \overrightarrow{BC} \cdot \overrightarrow{AC} = 4 \cdot 4 + (-11) \cdot (-7) + 6 \cdot 3 = 16 + 77 + 18 = 111 ]
Как видно, ни одно из скалярных произведений не равно нулю, что означает, что векторы не перпендикулярны. Однако, возможно, мы допустили ошибку в вычислениях. Проверьте векторы еще раз:
[ \overrightarrow{AB} = B - A = (-1 - (-1), -3 - 5, 9 - 3) = (0, -8, 6) ]
[ \overrightarrow{BC} = C - B = (3 - (-1), -2 - (-3), 6 - 9) = (4, 1, -3) ]
[ \overrightarrow{AC} = C - A = (3 - (-1), -2 - 5, 6 - 3) = (4, -7, 3) ]
Теперь пересчитаем скалярные произведения:
[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{BC} = (0) \cdot 4 + (-8) \cdot 1 + 6 \cdot (-3) = 0 - 8 - 18 = -26 ]
[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = (0) \cdot 4 + (-8) \cdot (-7) + 6 \cdot 3 = 0 + 56 + 18 = 74 ]
[ \overrightarrow{BC} \cdot \overrightarrow{AC} = 4 \cdot 4 + 1 \cdot (-7) + (-3) \cdot 3 = 16 - 7 - 9 = 0 ]
Теперь видно, что ( \overrightarrow{BC} \cdot \overrightarrow{AC} = 0 ), что означает, что векторы ( \overrightarrow{BC} ) и ( \overrightarrow{AC} ) перпендикулярны. Следовательно, треугольник ( ABC ) прямоугольный с прямым углом при вершине ( C ).
б) Найти длину медианы, проведенной из вершины прямого угла.
Медиана, проведенная из вершины прямого угла в прямоугольном треугольнике, равна половине гипотенузы. Найдем длину гипотенузы ( AB ):
[ AB = \sqrt{(0)^2 + (-8)^2 + 6^2} = \sqrt{0 + 64 + 36} = \sqrt{100} = 10 ]
Таким образом, медиана, проведенная из вершины ( C ), равна половине гипотенузы:
[ \text{Медиана} = \frac{AB}{2} = \frac{10}{2} = 5 ]
Ответы:
а) Треугольник ( ABC ) является прямоугольным с прямым углом при вершине ( C ).
б) Длина медианы, проведенной из вершины ( C ), равна 5.