Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Перпендикулярность прямой и плоскости — определение и вычисление с примерами решения

Содержание:

Перпендикулярность прямой и плоскости:

Определение. Прямая, пересекающая плоскость, называется перпендикулярной плоскости, если она перпендикулярна каждой прямой, лежащей в этой плоскости.

Если прямая а перпендикулярна плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Представление о части прямой, перпендикулярной плоскости, дает прямая пересечения поверхностей стен комнаты по отношению к плоскости пола. Колонны здания расположены перпендикулярно по отношению к плоскости фундамента.

В дальнейшем понадобится следующая теорема о перпендикулярности двух параллельных прямых третьей прямой.

Теорема 1. Если одна из двух параллельных прямых перпендикулярна третьей прямой, то и другая прямая перпендикулярна этой прямой.

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Пусть а и b — параллельные прямые и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиДокажем, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиВозьмем точку О на прямой b и через нее проведем прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, параллельную прямой с. Тогда угол между прямыми b и с равен углу между пересекающимися прямыми b и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТак как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостито угол между прямыми б и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиравен углу между прямыми а и с, т. е. равен Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиОтсюда следует, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 144, а, б).

Теперь докажем две теоремы, в которых устанавливается связь между параллельностью прямых и их перпендикулярностью плоскости.

Теорема 2. Если одна из двух параллельных прямых перпендикулярна плоскости, то и другая прямая перпендикулярна этой плоскости.

Пусть прямые а и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипараллельны и прямая а перпендикулярна плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиДокажем, что прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскоститакже перпендикулярна плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиРассмотрим произвольную прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостив плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 145, а., б). Так как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиИз теоремы 1 следует, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТаким образом, прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярна любой прямой, лежащей в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, т. е. Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Теорема 3 (о параллельности прямых, перпендикулярных плоскости). Если две прямые перпендикулярны одной плоскости, то они параллельны.

Пусть прямые а и b перпендикулярны плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 146, а). Докажем, что прямые а и b параллельны. Допустим, что прямая b не параллельна прямой а. Через произвольную точку О прямой b проведем прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипараллельную прямой а. По теореме 2 прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярна плоскости а. Рассмотрим плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, в которой лежат прямые b и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости. Пусть Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— прямая, по которой пересекаются плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 146, б). Тогда в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостичерез точку О проходят две прямые b и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, перпендикулярные прямой I. Но это невозможно, следовательно, наше предположение неверно и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Для установления факта перпендикулярности прямой и плоскости достаточно проверить перпендикулярность прямой только двум пересекающимся прямым, лежащим в этой плоскости. Это вытекает из следующей теоремы.

Видео:Перпендикулярность прямой и плоскости. 10 класс.Скачать

Перпендикулярность прямой и плоскости. 10 класс.

Признак перпендикулярности прямой и плоскости

Теорема 4 (признак перпендикулярности прямой и плоскости). Если прямая перпендикулярна двум пересекающимся прямым, лежащим в плоскости, то она перпендикулярна этой плоскости.

Пусть прямая а перпендикулярна прямым р и q, лежащим в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии пересекающимся в точке О. Докажем, что прямая перпендикулярна плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости. Для этого нужно доказать, что прямая a перпендикулярна произвольной прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиплоскостиЧто можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости.

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Рассмотрим первый случай, когда прямая а проходит через точку О. Проведем через точку О прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипараллельную прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(если прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипроходит через точку О, то в качестве Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, возьмем прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости). Отметим на прямой а точки А и В так, чтобы точка О была серединой отрезка АВ, и проведем в плоскости а прямую, пересекающую прямые р, q и I соответственно в точках Р, Q и L. Пусть для определенности точка Q лежит между точками Р и L (рис. 147, а, б).

Заметим, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскоститак как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(указанные треугольники равны по двум катетам). Следовательно, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(так как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиЧто можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— общая сторона). Из равенства этих треугольников следует, чтоЧто можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Треугольники APL и BPL равны (так как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— общая сторона, a Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости), следовательно, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТаким образом, треугольник ABL — равнобедренный, и его медиана OL является высотой, т. е. прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярна прямой а. Так как прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипараллельна прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостито по теореме 1 Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиПрямая а перпендикулярна каждой прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиплоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостизначит, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Если прямая а не проходит через точку О, тогда проведем через точку О прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипараллельную прямой а. Тогда по теореме 1 Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиСледовательно, по доказанному в первом случае Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТеперь по теореме 2 прямая а перпендикулярна плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТеорема доказана.

Теорема 5 (о плоскости, проходящей через данную точку и перпендикулярной данной прямой). Через любую точку пространства проходит единственная плоскость, перпендикулярная данной прямой.

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

I. Докажем существование плоскости.

Пусть а — данная прямая, а точка О — произвольная точка пространства. Докажем, что существует плоскость, проходящая через точку О и перпендикулярная прямой а.

1)Рассмотрим плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипроходящую через прямую а и точку О, и плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипроходящую через прямую а (рис. 148, а, б).

2)В плоскости а через точку О проведем прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярную прямой а. Пусть точка Е — точка пересечения прямых а и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

3)Через точку Е в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипроведем прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярную прямой а.

4)Плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипроходящая через прямые Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиявляется искомой. Действительно, прямая а перпендикулярна двум пересекающимся прямым Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиплоскости у, следовательно, она перпендикулярна плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

II. Докажем единственность плоскости.

Допустим, что через точку О проходит еще одна плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярная прямой а. Пусть плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипересекает плоскость а по прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТогда Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиСледовательно, в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостичерез точку О проходят две прямые Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярные прямой а. Как известно из планиметрии, этого быть не может. Таким образом, наше предположение неверно и плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиединственная.

Теорема 6 (о прямой, проходящей через данную точку и перпендикулярной данной плоскости). Через любую точку пространства проходит единственная прямая, перпендикулярная данной плоскости.

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

I.Докажем существование прямой.

Пусть дана плоскость а и точка О — произвольная точка пространства. Докажем, что существует прямая, проходящая через точку О и перпендикулярная плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 149, а, б).

1)Проведем в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостинекоторую прямую а и рассмотрим плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипроходящую через точку О и перпендикулярную прямой а.

2)Обозначим буквой b прямую, по которой пересекаются плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

3)В плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостичерез точку О проведем прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, перпендикулярную прямой b. Прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— искомая прямая. Действительно, прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярна двум пересекающимся прямым а и b плоскости a ( Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипо построению и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскоститак как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости), следовательно, она перпендикулярна плоскости а (см. рис. 149, а, б).

II.Докажем единственность плоскости.

Предположим, что через точку О проходит еще одна прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярная плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТогда по теореме 3 прямые Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипараллельны, что невозможно, так как прямые Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипересекаются в точке О. Таким образом, наше предположение неверно и через точку О проходит одна прямая, перпендикулярная плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Теорема 7 (о свойстве диагонали прямоугольного параллелепипеда). Квадрат длины диагонали прямоугольного параллелепипеда равен сумме квадратов длин трех его ребер, имеющих общую вершину.
Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Пусть Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— прямоугольный параллелепипед (все его грани прямоугольники). Докажем, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Из условия следует, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиЗначит, по признаку перпендикулярности прямой плоскости прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярна плоскости, в которой лежит грань ABCD. Отсюда следует, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиВ прямоугольном треугольнике Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипо теореме Пифагора Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиКроме того, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(так как АС — диагональ прямоугольника ABCD). Следовательно, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 150, а, б, в).

Следствие. Диагонали прямоугольного параллелепипеда равны.

Пример:

Докажите, что если прямая перпендикулярна одной из двух параллельных плоскостей, то эта прямая перпендикулярна и другой плоскости.

Пусть плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипараллельны, а прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиДокажем, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

  1. Рассмотрим пересекающиеся прямые а и b в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости
  2. Через произвольную точку в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипроведем прямые Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипараллельные прямым а и b соответственно. Эти прямые лежат в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости.
  3. Прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярна прямым а и b (так какЧто можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости), следовательно, она перпендикулярна прямым Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(глава 3, § 1, теорема 1).
  4. Таким образом, прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярна двум пересекающимся прямым Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиплоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиследовательно, прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Перпендикуляр и наклонная

Пусть точка А не лежит на плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиПроведем через точку А прямую, перпендикулярную плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии обозначим буквой О точку пересечения этой прямой с плоскостью Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 163, а). Перпендикуляром., проведенным из точки А к плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, называется отрезок АО, точка О называется основанием перпендикуляра. Если АО — перпендикуляр к плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиа М — произвольная точка этой плоскости, отличная от точки О, то отрезок AM называется наклонной, проведенной из точки А к плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиа точка М — основанием, наклонной. Отрезок ОМ — ортогональная проекция (или, короче, проекция) наклонной AM на плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Например, если Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— прямая треугольная призма, то перпендикуляр, проведенный из точки Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостик плоскости ее основания АВС, есть ребро Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиотрезок СB — проекция наклонной Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостина плоскость АБС (рис. 163, б).

Теорема о трех перпендикулярах

Докажем теорему, которая играет важную роль при решении многих задач.

Теорема 1 (о трех перпендикулярах). Прямая, проведенная в плоскости и перпендикулярная проекции наклонной на эту плоскость, перпендикулярна и самой наклонной.

Пусть АО и AM — соответственно перпендикуляр и наклонная к плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиа — прямая, проведенная в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии перпендикулярная проекции ОМ (рис. 164, а, б). Докажем, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Прямая а перпендикулярна плоскости ОАМ, так как она перпендикулярна двум пересекающимся прямым OA и ОМ этой плоскости ( Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипо условию, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскоститак как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости). Следовательно, прямая а перпендикулярна любой прямой, лежащей в плоскости АОМ, т. е. Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Теорема 2. Прямая, проведенная в плоскости и перпендикулярная наклонной, перпендикулярна и ее проекции на эту плоскость.

Пусть АО и AM — соответственно перпендикуляр и наклонная, проведенные из точки А к плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипрямая а лежит в плоскости а и перпендикулярна наклонной AM (см. рис. 164, а, б). Докажем, что прямая а перпендикулярна проекции ОМ. Прямая а перпендикулярна плоскости ОАМ, так как она перпендикулярна двум пересекающимся прямым OA и AM этой плоскости ( Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипо условию, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскоститак как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости). Отсюда следует, что прямая а перпендикулярна каждой прямой, лежащей в плоскости АОМ, в частности Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Пример №1

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— куб, точка О — точка пересечения диагоналей грани Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиa F — середина ребра Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиДокажите, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

1) Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— проекция Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостина плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиСледовательно, по теореме о трех перпендикулярах Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

2) Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(так как OF — средняя линия треугольника Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости), значит, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 165, а, б).

Теорема 3. Если из одной точки, взятой вне плоскости, проведены к этой плоскости перпендикуляр и две наклонные, то:

1)две наклонные, имеющие равные проекции, равны;

2)из двух наклонных больше та, проекция которой больше.

Пусть АО — перпендикуляр к плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиАВ и АС — наклонные к этой плоскости (рис. 166, о). По условию Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиследовательно, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиИз прямоугольных треугольников АОВ и АОС найдем Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости
Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости
Теорема доказана.
Пусть АО и AM — соответственно перпендикуляр и наклонная, проведенные из точки А к плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(см. рис. 166, а). В прямоугольном треугольнике АОМ сторона АО является катетом, а сторона AM — гипотенузой, следовательно, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТаким образом, перпендикуляр, проведенный из точки к плоскости, меньше любой наклонной, проведенной из той же точки к данной плоскости .

Значит, из всех расстояний от точки А до различных точек плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостинаименьшим является расстояние до основания О перпендикуляра, проведенного из точки А к плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости.

Определение. Расстоянием от точки до плоскости называется длина перпендикуляра, проведенного из этой точки к данной плоскости.

Расстояние от точки А до прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиобозначается d (А, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости) (читают: «Расстояние от точки А до прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости»).
Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Пусть Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— параллельные плоскости. Из любых точек А и Б плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипроведем к плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикуляры Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 166, б). Так как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостито Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиОтрезки параллельных прямых, заключенные между параллельными плоскостями, равны, следовательно, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиОтсюда следует, что все точки плоскости а находятся на одном и том же расстоянии от плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости. Аналогично, все точки плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостинаходятся на том же расстоянии от плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Определение. Расстоянием между параллельными плоскостями называется расстояние от произвольной точки одной из параллельных плоскостей до другой плоскости.

Расстояние между параллельными плоскостями Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиобозначается d Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(читают: «Расстояние между плоскостями Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости»).

Аналогично, каждая точка прямой, параллельной некоторой плоскости, находится на одном и том же расстоянии от этой плоскости.

Определение. Расстоянием между прямой и параллельной ей плоскостью называется расстояние от произвольной точки прямой до плоскости.

Расстояние между прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии параллельной ей плоскостью а обозначается d (Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости) (читают: «Расстояние между прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии плоскостью Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости»).

Если две прямые скрещивающиеся, то через каждую из них проходит единственная плоскость, параллельная другой.

Определение. Расстоянием между скрещивающимися прямыми называется расстояние от одной из скрещивающихся прямых до плоскости, проходящей через другую прямую и параллельной первой прямой.

Расстояние между скрещивающимися прямыми а и b обозначается d (а, b) (читают: « Расстояние между прямыми а и b »).

Например, в прямоугольном параллелепипеде Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостирасстояние между параллельными плоскостями, в которых лежат грани Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиравно длине ребра AD, так как AD перпендикулярно каждой из указанных плоскостей. Расстояние от прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостидо параллельной ей плоскостиЧто можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиравно длине ребра DC (рис. 166, в).

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Пример №2

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— куб. Постройте основание перпендикуляра, проведенного из точки Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостик плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Решение:

1)Заметим, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— проекция Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостина плоскость граниЧто можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиследовательно, по теореме о трех перпендикулярах Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиАналогично, DB — проекция Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостина плоскость грани AJBCD и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостизначит, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТаким образом, прямая В,В перпендикулярна двум пересекающимся прямым Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии АС плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиследовательно, прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиперпендикулярна плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 167, а).

2)Так как Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостито искомое основание перпендикуляра есть точка пересечения прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостис плоскостью Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(см. рис. 167, а).

3)Строим точку Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 167, б).

4)Точка Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— искомое основание перпендикуляра (точка X лежит в плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскоститак как она лежит на прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 167, в)).

Пример №3

Дан куб Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиНайдите расстояние между прямыми Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиесли длина ребра куба равна а.
Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Решение:

1)Рассмотрим плоскость, проходящую через прямую Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии параллельную прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТакой плоскостью является плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостив которой лежит граньЧто можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиЧто можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиследовательно, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости) ( рис. 168, а, б).

2)Расстояние между прямыми Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиесть расстояние от любой точки прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостидо плоскости а. Отрезок Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— перпендикуляр, проведенный из точки Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостик плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостизначит, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости), следовательно, его длина а равна расстоянию между прямыми Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиОтвет: Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Угол между прямой и плоскостью

Ортогональная проекция прямой

Пусть в пространстве даны плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии прямая а. Ортогональной проекцией прямой а на плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиназывается проекция этой прямой на плоскость а в случае, если прямая, определяющая направление проектирования, перпендикулярна плоскости Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиНапример, если Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— куб, тогда ортогональной проекцией прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостина плоскость грани Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиявляется прямая Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиа ортогональная проекция этой прямой на плоскость основания ABCD куба есть прямая RD (рис. 171, а).Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Дадим определение угла между прямой и плоскостью, при этом воспользуемся понятием ортогональной проекции прямой на плоскость.

Если прямая перпендикулярна плоскости, то ее ортогональная проекция на эту плоскость есть точка пересечения этой прямой с плоскостью. В этом случае угол между прямой и плоскостью считается равным Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Угол между прямой и плоскостью

Рассмотрим понятие угла между прямой и плоскостью.

Определение. Углом между прямой, не перпендикулярной плоскости, и плоскостью называется угол между прямой и ее ортогональной проекцией на данную плоскость.

Теорема. Угол между прямой и плоскостью является наименьшим из всех углов, которые данная прямая образует с прямыми, лежащими в данной плоскости и проходящими через точку пересечения прямой и плоскости.

Пусть прямая а пересекает плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостив точке О, Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— ортогональная проекция прямой а на плоскость Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, b — произвольная прямая, лежащая в плоскости а, проходящая через точку О и не совпадающая с прямой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости. Обозначим буквой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиугол между прямыми а и Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости, а буквой Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости— угол между прямыми а и b. Докажем, что Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости(рис. 171, б).

Если прямые а и b не перпендикулярны, то из точки Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостипроведем перпендикуляры МА и MB к прямым Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостии b соответственно. Из прямоугольных треугольников МАО и МВО найдем Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскостиТак как МА

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Видео:10 класс, 18 урок, Теорема о прямой, перпендикулярной к плоскостиСкачать

10 класс, 18 урок, Теорема о прямой, перпендикулярной к плоскости

Перпендикулярные прямая и плоскость, признак и условия перпендикулярности прямой и плоскости

Статья раскрывает понятие о перпендикулярности прямой и плоскости, дается определение прямой, плоскости, графически иллюстрировано и показано обозначение перпендикулярных прямой и плоскости. Сформулируем признак перпендикулярности прямой с плоскостью. Рассмотрим условия, при которых прямая и плоскость будут перпендикулярны с заданными уравнениями в плоскости и трехмерном пространстве. Все будет показано на примерах.

Видео:Параллельность прямой к плоскостиСкачать

Параллельность прямой к плоскости

Перпендикулярные прямая и плоскость – основные сведения

Прямая перпендикулярна к плоскости, когда она перпендикулярна к любой прямой, лежащей в этой плоскости.

Верно то, что и плоскость перпендикулярна к прямой, как и прямая к плоскости.

Перпендикулярность обозначается « ⊥ ». Если в условии задано, что прямая с перпендикулярна плоскости γ , тогда запись имеет вид с ⊥ γ .

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

Например, если прямая перпендикулярна к плоскости, тогда возможно провести только одну прямую, благодаря которой две смежных стены комнаты пересекутся. Прямая считается перпендикулярной к плоскости потолка. Канат, расположенный в спортзале рассматривается в качестве отрезка прямой, который перпендикулярен плоскости, в данном случае полу.

При наличии перпендикулярной прямой к плоскости, угол между прямой и плоскостью считается прямым, то есть равен 90 градусов.

Видео:10 класс, 16 урок, Параллельные прямые, перпендикулярные к плоскостиСкачать

10 класс, 16 урок, Параллельные прямые, перпендикулярные к плоскости

Перпендикулярность прямой и плоскости – признак и условия перпендикулярности

Для нахождения выявления перпендикулярности необходимо использовать достаточное условие перпендикулярности прямой и плоскости. Оно гарантирует выполнение перпендикулярности прямой и плоскости. Данное условие считается достаточным и называют признаком перпендикулярности прямой и плоскости.

Для перпендикулярности заданных прямой и плоскости достаточно, чтобы прямая была перпендикулярна двум пересекающимся прямым, которые лежат в этой плоскости.

Подробное доказательство приведено в учебнике геометрии 10 — 11 класса. Теорема применяется для решения задач, где необходимо установить перпендикулярность прямой и плоскости.

При условии параллельности хоть одной из прямых плоскости, считается, что вторая прямая также перпендикулярна к данной плоскости.

Признак перпендикулярности прямой и плоскости рассматривается еще со школы, когда необходимо решить задачи по геометрии. Рассмотрим подробнее еще одно необходимое и достаточное условие, при котором прямая и плоскость будут перпендикулярны.

Для того, чтобы прямая а была перпендикулярна плоскости γ , необходимым и достаточным условием является коллинеарность направляющего вектора прямой а и нормального вектора плоскости γ .

При a → = ( a x , a y , a z ) являющимся вектором прямой a , при n → = ( n x , n y , n z ) являющимся нормальным вектором плоскости γ для выполнения перпендикулярности нужно, чтобы прямая a и плоскость γ принадлежали выполняемости условия коллинеарности векторов a → = ( a x , a y , a z ) и n → = ( n x , n y , n z ) . Отсюда получаем, что a → = t · n → ⇔ a x = t · n x a y = t · n y a z = t · n z , t является действительным числом.

Данное доказательство основывается на необходимом и достаточном условии перпендикулярности прямой и плоскости, направляющего вектора прямой и нормального вектора плоскости.

Данное условие применимо для доказательства перпендикулярности прямой и плоскости, так как достаточно найти координаты направляющего вектора прямой и координаты нормального вектора в трехмерном пространстве, после чего производить вычисления. Используется для случаев, когда прямая определена уравнением прямой в пространстве, а плоскость уравнением плоскости некоторого вида.

Доказать перпендикулярность заданной прямой x 2 — 1 = y — 1 2 = z + 2 2 — 7 с плоскостью x + 2 2 + 1 y — ( 5 + 6 2 ) z .

Знаменатели канонических уравнений являются координатами направляющего вектора данной прямой. Отсюда имеем, что a → = ( 2 — 1 , 2 , 2 — 7 ) является направляющим вектором прямой x 2 — 1 = y — 1 2 = z + 2 2 — 7 .

В общем уравнении плоскости коэффициенты перед переменными x , y , z являются координатами нормального вектора данной плоскости. Отсюда следует, что n → = ( 1 , 2 ( 2 + 1 ) , — ( 5 + 6 2 ) ) — это нормальный вектор плоскости x + 2 2 + 1 y — ( 5 + 6 2 ) z — 4 = 0

Необходимо произвести проверку выполнимости условия. Получаем, что

2 — 1 = t · 1 2 = t · 2 ( 2 + 1 ) 2 = t · ( — ( 5 + 6 2 ) ) ⇔ t = 2 — 1 , тогда векторы a → и n → связаны выражением a → = ( 2 — 1 ) · n → .

Это и есть коллинеарность векторов. отсюда следует, что прямая x 2 — 1 = y — 1 2 = z + 2 2 — 7 перпендикулярна плоскости x + 2 ( 2 + 1 ) y — ( 5 + 6 2 ) z — 4 = 0 .

Ответ: прямая и плоскость перпендикулярны.

Определить, перпендикулярны ли прямая y — 1 = 0 x + 4 z — 2 = 0 и плоскость x 1 2 + z — 1 2 = 1 .

Чтобы ответить на вопрос перпендикулярности, необходимо, чтобы было выполнено необходимое и достаточное условие, то есть для начала нужно найти вектор заданной прямой и нормальный вектор плоскости.

Из прямой y — 1 = 0 x + 4 z — 2 = 0 видно, что направляющий вектор a → — это произведение нормальных векторов плоскости y — 1 = 0 и x + 4 z — 2 = 0 .

Отсюда получаем, что a → = i → j → k → 0 1 0 1 0 4 = 4 · i → — k → .

Координаты вектора a → = ( 4 , 0 , — 1 ) .

Уравнение плоскости в отрезках x 1 2 + z — 1 2 = 1 является эквивалентным уравнению плоскости 2 x — 2 z — 1 = 0 , нормальный вектор которой равен n → = ( 2 , 0 , — 2 ) .

Следует произвести проверку на коллинеарность векторов a → = ( 4 , 0 , — 1 ) и n → = ( 2 , 0 , — 2 ) .

Для этого запишем:

4 = t · 2 0 = t · 0 — 1 = t · ( — 2 ) ⇔ t = 2 t ∈ R ⇔ t ∈ ∅ t = 1 2

Отсюда делаем вывод о том, что направляющий вектор прямой не коллинеарен нормальному вектору плоскости. Значит, y — 1 = 0 x + 4 z — 2 = 0 — это прямая, не перпендикулярная к плоскости x 1 2 + z — 1 2 .

Ответ: прямая и плоскость не перпендикулярны.

Видео:10. Параллельность и перпендикулярность плоскостей Решение задачСкачать

10. Параллельность и перпендикулярность плоскостей Решение задач

Перпендикулярные прямые в пространстве. Параллельные прямые, перпендикулярные к плоскости

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

Что можно сказать о прямой параллельной перпендикуляру к плоскости

На этом уроке мы рассмотрим перпендикулярность прямых в пространстве, перпендикулярность прямой и плоскости и параллельные прямые, которые перпендикулярны к плоскости.
Вначале дадим определение двух перпендикулярных прямых в пространстве и их обозначение. Рассмотрим и докажем лемму о параллельных прямых, перпендикулярных третьей прямой. Далее дадим определение прямой, перпендикулярной к плоскости, и рассмотрим свойство такой прямой, при этом вспомнив взаимное расположение прямой и плоскости. Далее докажем прямую и обратную теорему о двух параллельных прямых, перпендикулярных к плоскости.
В конце урока решим две задачи на перпендикулярность прямых в параллелепипеде и тетраэдре.

🎬 Видео

Параллельность прямой и плоскости. 10 класс.Скачать

Параллельность прямой и плоскости. 10 класс.

10 класс, 17 урок, Признак перпендикулярности прямой и плоскостиСкачать

10 класс, 17 урок, Признак перпендикулярности прямой и плоскости

18. Теорема о прямой, перпендикулярной к плоскостиСкачать

18. Теорема о прямой, перпендикулярной к плоскости

Перпендикулярность прямой и плоскости. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Перпендикулярность прямой и плоскости. Практическая часть. 10 класс.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ перпендикулярные к плоскости 10 классСкачать

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ перпендикулярные к плоскости 10 класс

Параллельность прямых и плоскостей в пространстве. Практическая часть - решение задачи. 10 класс.Скачать

Параллельность прямых и плоскостей в пространстве. Практическая часть - решение задачи. 10 класс.

Геометрия 10 класс (Урок№8 - Перпендикулярность прямой и плоскости.)Скачать

Геометрия 10 класс (Урок№8 - Перпендикулярность прямой и плоскости.)

10 класс - Геометрия - Теорема о прямой, перпендикулярной к плоскостиСкачать

10 класс - Геометрия - Теорема о прямой, перпендикулярной к плоскости

Параллельные прямые | Математика | TutorOnlineСкачать

Параллельные прямые | Математика | TutorOnline

Взаимно перпендикулярные плоскости. Определение кратчайшей расстоянии от точки до прямойСкачать

Взаимно перпендикулярные плоскости. Определение кратчайшей расстоянии от точки до прямой

Геометрия 10 класс (Урок№4 - Параллельность прямых, прямой и плоскости.)Скачать

Геометрия 10 класс (Урок№4 - Параллельность прямых, прямой и плоскости.)

Геометрия 10 класс : Теорема о прямой, перпендикулярной к плоскостиСкачать

Геометрия 10 класс : Теорема о прямой, перпендикулярной к плоскости

Записать уравнение прямой параллельной или перпендикулярной данной.Скачать

Записать уравнение прямой параллельной или перпендикулярной данной.

16. Параллельные прямые, перпендикулярные к плоскостиСкачать

16. Параллельные прямые, перпендикулярные к плоскости

Перпендикулярные прямыеСкачать

Перпендикулярные прямые
Поделиться или сохранить к себе: