Чтобы найти косинус угла между двумя векторами ( \mathbf{a} ) и ( \mathbf{b} ), используем формулу косинуса угла между векторами:
[
\cos \theta = \frac{\mathbf{a} \cdot \mathbf{b}}{|\mathbf{a}| |\mathbf{b}|}
]
где ( \mathbf{a} \cdot \mathbf{b} ) — скалярное произведение векторов, а ( |\mathbf{a}| ) и ( |\mathbf{b}| ) — их длины.
- Скалярное произведение векторов:
[
\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = a_1b_1 + a_2b_2 + a_3b_3
]
Подставим значения:
[
\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = 2 \cdot 4 + (-4) \cdot (-3) + 5 \cdot 5 = 8 + 12 + 25 = 45
]
- Нахождение длины векторов:
Для вектора ( \mathbf{a} = (2, -4, 5) ):
[
|\mathbf{a}| = \sqrt{2^2 + (-4)^2 + 5^2} = \sqrt{4 + 16 + 25} = \sqrt{45}
]
Для вектора ( \mathbf{b} = (4, -3, 5) ):
[
|\mathbf{b}| = \sqrt{4^2 + (-3)^2 + 5^2} = \sqrt{16 + 9 + 25} = \sqrt{50}
]
- Вычисление косинуса угла:
[
\cos \theta = \frac{45}{\sqrt{45} \times \sqrt{50}}
]
Упростим выражение:
[
\cos \theta = \frac{45}{\sqrt{2250}}
]
[
\sqrt{2250} = \sqrt{225 \times 10} = 15\sqrt{10}
]
Таким образом:
[
\cos \theta = \frac{45}{15\sqrt{10}} = \frac{3}{\sqrt{10}}
]
Чтобы избавиться от иррациональности в знаменателе, умножим числитель и знаменатель на (\sqrt{10}):
[
\cos \theta = \frac{3\sqrt{10}}{10}
]
Итак, косинус угла между векторами ( \mathbf{a} ) и ( \mathbf{b} ) равен (\frac{3\sqrt{10}}{10}).