Для решения данных задач используем векторные операции и свойства параллелепипеда.
- Найти вектор ca1 + ad + d1c1
- Вектор ca1 можно представить как сумму векторов ca и a1a. Так как a1a = -aa1 (по направлению), и aa1 параллельно ребру AD, то ca1 = ca - ad.
- Вектор ad уже дан.
- Вектор d1c1 аналогичен вектору dc, так как d1c1 параллельно dc и имеет такую же длину.
Теперь найдем сумму:
[ \vec{ca1} + \vec{ad} + \vec{d1c1} = (\vec{ca} - \vec{ad}) + \vec{ad} + \vec{dc} = \vec{ca} + \vec{dc} ]
Учитывая, что ca и dc образуют замкнутую цепь с переходом через точку A (или C, в зависимости от направления обхода), эта сумма равна нулю:
[ \vec{ca} + \vec{dc} = \vec{0} ]
- Найти вектор ab - aa1 - c1b1
- Вектор ab уже дан.
- aa1 — это вектор, направленный от a к a1, перпендикулярный основанию параллелепипеда.
- c1b1 аналогичен вектору cb, так как c1b1 параллельно cb и имеет такую же длину.
Итак:
[ \vec{ab} - \vec{aa1} - \vec{c1b1} = \vec{ab} - \vec{aa1} - \vec{cb} ]
Так как aa1 перпендикулярен основанию, его вектор не влияет на векторы в плоскости основания, следовательно:
[ \vec{ab} - \vec{cb} = \vec{ac} ]
Таким образом, итоговый вектор:
[ \vec{ab} - \vec{aa1} - \vec{c1b1} = \vec{ac} ]
- Найти вектор bc1 как разность двух векторов, один из которых вектор d1b
- bc1 можно выразить как b1c1 + b1b. Так как b1c1 = -c1b1 и b1b = -bb1, то bc1 = -c1b - bb1.
- d1b дан, и нам нужно выразить bc1 через d1b.
Вектор d1b можно использовать, добавив к нему вектор, который скомпенсирует разницу между d1b и bc1. Так как d1, b1, c1 и b лежат в одной плоскости, d1b и c1b параллельны. Нам нужно добавить вектор bb1:
[ \vec{bc1} = \vec{d1b} - \vec{bb1} ]
Таким образом, ответы на заданные вопросы следующие:
- Вектор ( \vec{ca1} + \vec{ad} + \vec{d1c1} = \vec{0} ).
- Вектор ( \vec{ab} - \vec{aa1} - \vec{c1b1} = \vec{ac} ).
- Вектор ( \vec{bc1} = \vec{d1b} - \vec{bb1} ).