Чтобы ответить на ваши вопросы, давайте разберём их по очереди.
1. Вектор с началом и концом в вершинах параллелепипеда:
а) ( \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BB_1} + \overrightarrow{CD} + \overrightarrow{DA} )
- (\overrightarrow{AB}) — это вектор из точки A в точку B.
- (\overrightarrow{BB_1}) — это вектор из точки B в точку B1 (вертикальный вектор, равный высоте параллелепипеда).
- (\overrightarrow{CD}) — это вектор из точки C в точку D.
- (\overrightarrow{DA}) — это вектор из точки D в точку A (противоположен (\overrightarrow{AD})).
Сложим векторы:
[ \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BB_1} + \overrightarrow{CD} + \overrightarrow{DA} = \overrightarrow{AA_1} + \overrightarrow{D_1D} ]
В результате мы получаем вектор (\overrightarrow{AA_1}), так как (\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CD} + \overrightarrow{DA} = \overrightarrow{0}).
б) ( \overrightarrow{DB} - \overrightarrow{AB_1} )
- (\overrightarrow{DB}) — это вектор из точки D в точку B.
- (\overrightarrow{AB_1}) — это вектор из точки A в точку B1.
Разложим вектор:
[ \overrightarrow{DB} - \overrightarrow{AB_1} = \overrightarrow{DA} + \overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AB_1} = \overrightarrow{DA} + \overrightarrow{BB_1} - \overrightarrow{A_1B_1} ]
Так как (\overrightarrow{A_1B_1} = \overrightarrow{A_1A} + \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BB_1}), то разность равна:
[ \overrightarrow{DA} - \overrightarrow{A_1A} = \overrightarrow{D_1A} ]
2. Разложение вектора ( \overrightarrow{D_1N} )
Пусть ( N ) — точка пересечения диагоналей ( AC ) и ( BD ) в основании параллелепипеда. Тогда:
[ \overrightarrow{D_1N} = \frac{1}{2}(\overrightarrow{D_1A} + \overrightarrow{D_1C}) ]
Разложим по векторам (\overrightarrow{d_1a_1} = \overrightarrow{a}), (\overrightarrow{d_1c_1} = \overrightarrow{c}), (\overrightarrow{d_1d} = \overrightarrow{d}):
[ \overrightarrow{D_1N} = \frac{1}{2}(\overrightarrow{a} + \overrightarrow{c}) ]
3. Разложение вектора ( \overrightarrow{KM} )
Точка ( M ) — точка пересечения медиан треугольника ( ACD ) в тетраэдре ( DABC ), а точка ( K ) — середина ребра ( AB ).
Тогда:
- (\overrightarrow{KM} = \overrightarrow{KA} + \overrightarrow{AM})
- (\overrightarrow{KA} = \frac{1}{2}\overrightarrow{BA})
Поскольку ( M ) находится на медианах, его положение можно выразить через средние значения:
[ \overrightarrow{M} = \frac{1}{3}(\overrightarrow{A} + \overrightarrow{C} + \overrightarrow{D}) ]
Теперь разложим:
[ \overrightarrow{KM} = \frac{1}{2}\overrightarrow{BA} + \frac{1}{3}(\overrightarrow{A} + \overrightarrow{C} + \overrightarrow{D}) - \overrightarrow{K} ]
Учитывая, что (\overrightarrow{K} = \frac{1}{2}(\overrightarrow{A} + \overrightarrow{B})):
[ \overrightarrow{KM} = \frac{1}{2}\overrightarrow{BA} + \frac{1}{3}(\overrightarrow{C} + \overrightarrow{D}) - \frac{1}{3}\overrightarrow{A} ]
Или, разложив по базису:
[ \overrightarrow{KM} = \frac{1}{3}\overrightarrow{BA} + \frac{1}{3}\overrightarrow{BC} + \frac{1}{3}\overrightarrow{BD} ]
Таким образом, мы выразили вектор (\overrightarrow{KM}) через векторы (\overrightarrow{BA}), (\overrightarrow{BC}), и (\overrightarrow{BD}).