а) уравнение стороны АС; АС: (х - 2)/(4-2) = (у - 0)/(2 - 0), (х - 2)/2 = у/2 это каноническое уравнение прямой, х - у - 2 = 0 оно же в общем виде, у = х - 2 оно же в виде уравнения с коэффициентом.
б) уравнение медианы, проведенной из вершины В. Находим координаты точки М - середины стороны АС: М((2+4)/2=3; (0+2)/2=1) = (3; 1). Уравнение ВМ: B(2; 6), М(3; 1). ВМ: (х -2)/(3 - 2) = (у - 6)/(1 - 6), (х -2)/1 = (у - 6)/(- 5) это каноническое уравнение прямой, 5х + у - 16 = 0 оно же в общем виде, у = -5х + 16 оно же в виде уравнения с коэффициентом.
в) уравнение высоты ВН, проведенной из вершины В имеет коэффициент к перед х, равный -1/к(АС). АС: у = (-1/-5)х + в = (1/5)х + в. Для определения коэффициента в подставим в уравнение ВН координаты точки В(2; 6): 6 = (1/5)*2 + в, в = 6 - (2/5) = 28/5 = 5,6. Получаем уравнение ВН: у = (1/5)х + 5,6.
Для определённости пронумеруем виды трёхслойного куба (далее куб) по порядку по строкам. Так, например, третий – это полностью симметричный.
Далее, для описания манипуляций с видами будем использовать термины:
RT (правый единичный поворот на 90 градусов по часовой стрелке) , LT (левый единичный поворот на 90 градусов против часовой стрелки) , UT (разворот на 180 градусов)
Наша начальная цель: собрать из пяти видов верхнюю часть куба, т.е. его грани, стоящие над столом. Будем считать, что мы смотрим на стол с кубом сверху. Верхнюю часть куба, состоящую из пяти видов, будем собирать в виде крестовой раскладки.
В центре креста раскладки будет верхняя грань, которая смотрит на нас, когда мы смотрим вниз на стол с кубом. Дальняя от нас (сверху экрана, если смотреть на ноутбук) часть креста раскладки: это задняя сторона куба. Ближняя к нам (снизу экрана, если смотреть на ноутбук) часть креста раскладки: это передняя сторона куба. Левая часть креста раскладки – это левая сторона куба и правая часть раскладки – соответственно правая сторона.
Важно понимать, что на стыках видов (на рёбрах) при составлении раскладки должны совпадать цветные квадратики на краях видов: чёрный к чёрному и белый к белому, поскольку рёбра куба одновременно являются и рёбрами маленьких кубиков, каждый из которых обладает однотонным окрасом со всех сторон.
Перебор возможных вариантов удобно делать на черновике с карандашом и бумагой, либо с ручкой, но тогда нужно зачёркивать неудачные варианты.
Перебор должен быть системным, иначе мы пропустим тот или иной вариант, и можем пропустить и нужный нам вариант. В качестве системы можно предложить, например, такой график просмотра вариантов.
1. Выбираем вид для верхней грани куба, т.е. для центра креста раскладки (сначала первый, потом второй и т.д.)
2. Когда выбран какой-то вид для верхней (центральной) грани, пытаемся подмонтировать в качестве задней грани к нему другие виды. Опять же по порядку видов.
3. Когда выбран какой-то вид для верхней (центральной) и задней граней, пытаемся подмонтировать в качестве правой грани к нему другие виды. Опять же по порядку видов.
4. Когда выбран какой-то вид для верхней (центральной), задней и правой граней, пытаемся подмонтировать в качестве передней грани к нему другие виды. Опять же по порядку видов.
5. Когда выбран какой-то вид для верхней (центральной), задней, правой и передней граней, пытаемся подмонтировать в качестве левой грани к нему оставшийся вид.
При этом нужно следить, чтобы совпадали рёбра не только верхней (центральной) грани с боковыми, но и рёбра между боковыми гранями.
Перед перебором нужно отметить, что грани 3-его и 5-ого видов – несовместимы. Как их не крути, их рёбра никогда не совместятся. Значит, ни один из этих видов не может служить верхней гранью куба, поскольку иначе он бы взаимодействовал по ребру с несовместным видом. Кроме того, эти несовместные виды не могут быть рядом и на соседних боковых гранях. Таким образом, мы понимаем, что при переборе 3-ий и 5-ый виды можно размещать только на противоположных гранях.
Последовательный перебор из, примерно десятка неудачных – приводит к единственному хорошему варианту:
В центре креста раскладки: 2-ой вид. Слева: 3-ий вид. Справа: 5ый вид RT. Сзади: 1-ый вид. Впереди: 4-ый вид UT.
Эта раскладка показана на первом рисунке. Обратите внимание, что по раскраске совмещены не только рёбра на стыке видов центральных и боковых граней, но и рёбра на стыке соседних боковых граней.
Теперь очень аккуратно в строгом соответствии с буквами-метками (они должны совместиться) переворачиваем раскладку, так чтобы получилась нижняя грань. Это показано на втором рисунке и там уже проявляется по совмещениям на рёбрах вид нижней грани.
Если взглянуть на предлагаемые варианты, то мы можем легко убедиться, что подходит и вариант (А) и вариант (Д) при повороте их на LT.
Выбрать нужный вариант – можно только сосчитав количество белых (их должно быть 12) и чёрных кубиков (их должно быть 15).
Смотрим на первую раскладку. На верхней грани – 3 белых. В среднем видимом слое, в том, что зажат между верхней и нижней гранью (состоящем из 8 кубиков) – 4 белых. В нижней грани (что можно увидеть на второй картинке) – как минимум 3 кубика.
Всего в видимой и известной части кубика мы насчитали 10 белых кубиков. А должно их быть 12. Значит, один белый кубик находится в центре куба (он невидим) и ещё один белый кубик мы можем разместить в положение, отмеченное на втором рисунке знаком вопроса.
а) уравнение стороны АС;
АС: (х - 2)/(4-2) = (у - 0)/(2 - 0),
(х - 2)/2 = у/2 это каноническое уравнение прямой,
х - у - 2 = 0 оно же в общем виде,
у = х - 2 оно же в виде уравнения с коэффициентом.
б) уравнение медианы, проведенной из вершины В.
Находим координаты точки М - середины стороны АС:
М((2+4)/2=3; (0+2)/2=1) = (3; 1).
Уравнение ВМ: B(2; 6), М(3; 1).
ВМ: (х -2)/(3 - 2) = (у - 6)/(1 - 6),
(х -2)/1 = (у - 6)/(- 5) это каноническое уравнение прямой,
5х + у - 16 = 0 оно же в общем виде,
у = -5х + 16 оно же в виде уравнения с коэффициентом.
в) уравнение высоты ВН, проведенной из вершины В имеет коэффициент к перед х, равный -1/к(АС).
АС: у = (-1/-5)х + в = (1/5)х + в.
Для определения коэффициента в подставим в уравнение ВН координаты точки В(2; 6):
6 = (1/5)*2 + в,
в = 6 - (2/5) = 28/5 = 5,6.
Получаем уравнение ВН: у = (1/5)х + 5,6.