Для того чтобы доказать, что треугольник (ABC) равнобедренный, можно показать, что длины двух его сторон равны между собой. Пусть (A), (B), и (C) — точки с координатами, соответствующими данным векторам (a), (b), и (c). Тогда (A = (2, 1, -8)), (B = (1, -5, 0)), (C = (8, 1, -4)).
Длины сторон (AB), (BC), и (AC) находим по формуле длины вектора, который является разностью координат двух точек:
[ AB = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2} ]
[ BC = \sqrt{(x_3 - x_2)^2 + (y_3 - y_2)^2 + (z_3 - z_2)^2} ]
[ AC = \sqrt{(x_3 - x_1)^2 + (y_3 - y_1)^2 + (z_3 - z_1)^2} ]
Рассчитаем каждую из сторон:
- (AB = \sqrt{(1 - 2)^2 + (-5 - 1)^2 + (0 + 8)^2} = \sqrt{1 + 36 + 64} = \sqrt{101})
- (BC = \sqrt{(8 - 1)^2 + (1 + 5)^2 + (-4 - 0)^2} = \sqrt{49 + 36 + 16} = \sqrt{101})
- (AC = \sqrt{(8 - 2)^2 + (1 - 1)^2 + (-4 + 8)^2} = \sqrt{36 + 0 + 16} = \sqrt{52})
Из расчетов видно, что (AB = BC = \sqrt{101}), следовательно, треугольник (ABC) является равнобедренным с основанием (AC).
Теперь найдем длину средней линии (MN), соединяющей середины сторон (AB) и (BC). Середина стороны (AB) имеет координаты:
[ M = \left(\frac{2+1}{2}, \frac{1-5}{2}, \frac{-8+0}{2}\right) = \left(\frac{3}{2}, -2, -4\right) ]
Середина стороны (BC) имеет координаты:
[ N = \left(\frac{1+8}{2}, \frac{-5+1}{2}, \frac{0-4}{2}\right) = \left(\frac{9}{2}, -2, -2\right) ]
Длина (MN) вычисляется по формуле:
[ MN = \sqrt{\left(\frac{9}{2} - \frac{3}{2}\right)^2 + (-2 + 2)^2 + (-2 + 4)^2} = \sqrt{6^2 + 0 + 2^2} = \sqrt{40} = 2\sqrt{10} ]
Таким образом, длина средней линии (MN) треугольника (ABC) равна (2\sqrt{10}).