Чтобы определить, колинеарны ли векторы ( \overrightarrow{AB} ) и ( \overrightarrow{CD} ), необходимо выяснить, можно ли выразить один вектор через другой с помощью умножения на скаляр. Другими словами, векторы колинеарны, если их координаты пропорциональны.
Сначала найдем координаты векторов ( \overrightarrow{AB} ) и ( \overrightarrow{CD} ).
Координаты вектора ( \overrightarrow{AB} ) находятся вычитанием координат точки A из координат точки B:
[ \overrightarrow{AB} = (x_B - x_A, y_B - y_A, z_B - z_A) = (5 - 1, 1 + 3, -2 - 4) = (4, 4, -6). ]
Координаты вектора ( \overrightarrow{CD} ) находятся аналогично:
[ \overrightarrow{CD} = (x_D - x_C, y_D - y_C, z_D - z_C) = (4 - 2, 2 - 0, -2 - 1) = (2, 2, -3). ]
Теперь проверим, являются ли векторы пропорциональными, то есть существует ли такое число ( k ), что:
[ (4, 4, -6) = k \cdot (2, 2, -3). ]
Для этого нужно, чтобы выполнялись следующие равенства:
- ( 4 = 2k ),
- ( 4 = 2k ),
- ( -6 = -3k ).
Решим каждое из этих уравнений:
- ( 4 = 2k ) даёт ( k = 2 ).
- ( 4 = 2k ) также даёт ( k = 2 ).
- ( -6 = -3k ) даёт ( k = 2 ).
Так как во всех трёх случаях значение ( k ) совпадает, это значит, что векторы ( \overrightarrow{AB} ) и ( \overrightarrow{CD} ) действительно колинеарны, и ( k = 2 ).
Таким образом, векторы ( \overrightarrow{AB} ) и ( \overrightarrow{CD} ) колинеарны, и один является удвоенным по длине другим вектором.