Давайте рассмотрим треугольник (ABC), в котором (AC = BC) (то есть треугольник равнобедренный с вершиной (C)). (AB = 12) и (AH) — это высота, проведённая из вершины (A) на сторону (BC). У нас также дано, что (BH = 3).
Поскольку (AC = BC), треугольник (ABC) является равнобедренным, и высота (AH) будет также медианой и биссектрисой. Это значит, что (H) — это середина стороны (BC), и (BH = HC = 3). Следовательно, (BC = 2 \times BH = 6).
Теперь рассмотрим прямоугольный треугольник (ABH). В этом треугольнике (AB = 12) является гипотенузой, (BH = 3) является одним из катетов, а (AH) является вторым катетом.
Используем теорему Пифагора для треугольника (ABH):
[
AB^2 = AH^2 + BH^2
]
Подставляем известные значения:
[
12^2 = AH^2 + 3^2
]
[
144 = AH^2 + 9
]
[
AH^2 = 144 - 9
]
[
AH^2 = 135
]
[
AH = \sqrt{135} = 3\sqrt{15}
]
Теперь нам нужно найти косинус угла (BAC). В треугольнике (ABC) угол (BAC) будет равен (2 \cdot \angle BAH), поскольку (AH) является также биссектрисой. Рассмотрим угол (\angle BAH):
[
\cos(\angle BAH) = \frac{BH}{AB} = \frac{3}{12} = \frac{1}{4}
]
Теперь используем формулу для косинуса двойного угла:
[
\cos(2\theta) = 2 \cos^2(\theta) - 1
]
Где (\theta = \angle BAH). Подставим (\cos(\angle BAH) = \frac{1}{4}):
[
\cos(\angle BAC) = \cos(2 \cdot \angle BAH) = 2 \left( \frac{1}{4} \right)^2 - 1
]
[
\cos(\angle BAC) = 2 \cdot \frac{1}{16} - 1
]
[
\cos(\angle BAC) = \frac{2}{16} - 1
]
[
\cos(\angle BAC) = \frac{1}{8} - 1
]
[
\cos(\angle BAC) = \frac{1}{8} - \frac{8}{8}
]
[
\cos(\angle BAC) = -\frac{7}{8}
]
Таким образом, косинус угла (BAC) в данном треугольнике равен (-\frac{7}{8}).