Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Геометрия. 10 класс
Конспект урока

Геометрия, 10 класс

Урок № 8 Перпендикулярность прямой и плоскости

Перечень вопросов, рассматриваемых по теме

  1. Ввести понятие перпендикулярных прямых в пространстве;
  2. Доказать лемму о перпендикулярности двух параллельных прямых;
  3. Решать задачи по теме.

Глоссарий по теме

Две прямые в пространстве называются перпендикулярными, если угол между ними равен 90Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Перпендикулярные прямые могут пересекаться и могут быть скрещивающимися.

Прямая называется перпендикулярной к плоскости, если она перпендикулярна к любой прямой, лежащей в этой плоскости.

Лемма о перпендикулярности двух параллельных прямых к третьей прямой. Если одна из двух параллельных прямых перпендикулярна к третьей прямой, то и другая прямая перпендикулярна к этой прямой.

Признак перпендикулярности прямой и плоскости. Если прямая перпендикулярна к двум пересекающимся прямым, лежащим в одной плоскости, то она перпендикулярна к этой плоскости

Теорема о прямой перпендикулярной к плоскости. Через любую точку пространства проходит плоскость, перпендикулярная к данной прямой.

Атанасян Л. С., Бутузов В. Ф., Кадомцев С. Б. и др. Геометрия 10-11 кл. Базовый и профильный уровень. М.: Просвещение, 2015. С.1-10.

Глазков Ю. А., Юдина И. И., Бутузов В. Ф. Рабочая тетрадь по геометрии для 9 класса. Базовый и профильный уровень

Зив Б.Г. Геометрия. Дидактические материалы. 10-11 класс М.: Просвещение, 2015.

Открытые электронные ресурсы:

Перпендикулярность прямой и плоскости. http://school-collection.edu.ru // Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов.

Перпендикулярность прямой и плоскости. https://www.yaklass.ru // Я-класс. Образовательный портал Сколково.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Лемма о перпендикулярности двух параллельных прямых к третьей прямой. Если одна из двух параллельных прямых перпендикулярна к третьей прямой, то и другая прямая перпендикулярна к этой прямой..

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Через точку М пространства, не лежащую на данных прямых, проведем прямые МА и МС, параллельные соответственно прямым а и с. Так как ас, то ∠АМС=90 о .

Итак, прямые b и с параллельны соответственно прямым МА и МС, угол между ними равен 90 о , т.е. b ‖ МА, с ‖ МС, угол между МА и МС равен 90 о

Это означает, что угол между прямыми b и с также равен 90 о , то есть b ⊥ с.

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

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Проведем какую-нибудь прямую x в плоскости α, т.е. x ∊ α.Так как а ⊥ α, то аx.

По лемме о перпендикулярности двух параллельных прямых к третьей а1 ⊥ x.

Таким образом, прямая а1 перпендикулярна к любой прямой, лежащей в плоскости α, т. е. а1 ⊥ α

Теорема. Ели две прямые перпендикулярны плоскости, то они параллельны.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Через какую-нибудь точку М прямой b проведем прямую b1, параллельную прямой а.

Докажем, что прямая b1 совпадает с прямой b. Тем самым будем доказано, что аb. Допустим, что прямые b1 и b не совпадают. Тогда в плоскости β, содержащей прямые b и b1, через точку М проходят две прямые, перпендикулярные к прямой с, по которой пересекаются плоскости α и β. Но это невозможно, следовательно, аb, т.е. b ∊ β, b1 ∊ β, α Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямβ = c (невозможно)→ аb

Признак перпендикулярности прямой и плоскости. Если прямая перпендикулярна к двум пересекающимся прямым, лежащим в одной плоскости, то она перпендикулярна к этой плоскости.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Теорема. Через любую точку пространства проходит прямая, перпендикулярная к данной плоскости, и притом только одна.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Пусть дана плоскость α и точка М (см. рис. 2). Нужно доказать, что через точку М проходит единственная прямая с, перпендикулярная плоскости α.

Проведем прямую а в плоскости α (см. рис. 3). Согласно доказанному выше утверждению, через точку М можно провести плоскость γ перпендикулярную прямой а. Пусть прямая b – линия пересечения плоскостей α и γ.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

В плоскости γ через точку М проведем прямую с, перпендикулярную прямой b.

Прямая с перпендикулярна b по построению, прямая с перпендикулярна а (так как прямая а перпендикулярна плоскости γ, а значит, и прямой с, лежащей в плоскости γ). Получаем, что прямая с перпендикулярна двум пересекающимся прямым из плоскости α. Значит, по признаку перпендикулярности прямой и плоскости, прямая с перпендикулярна плоскости α. Докажем, что такая прямая с единственная.

Предположим, что существует прямая с1, проходящая через точку М и перпендикулярная плоскости α. Получаем, что прямые с и с1 перпендикулярны плоскости α. Значит, прямые с и с1 параллельны. Но по построению прямые с и с1пересекаются в точке М. Получили противоречие. Значит, существует единственная прямая, проходящая через точку М и перпендикулярная плоскости α, что и требовалось доказать.

Теоретический материал для углубленного изучения

Теорема о прямой перпендикулярной к плоскости. Через любую точку пространства проходит плоскость, перпендикулярная к данной прямой.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказательство (см. рис. 1)

Пусть нам дана прямая а и точка М. Докажем, что существует плоскость γ, которая проходит через точку М и которая перпендикулярна прямой а.

Через прямую а проведем плоскости α и β так, что точка М принадлежит плоскости α. Плоскости α и β пересекаются по прямой а. В плоскости α через точку М проведем перпендикуляр MN (или р) к прямой а, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. В плоскости β из точки N восстановим перпендикуляр q к прямой а. Прямые р и q пересекаются, пусть через них проходит плоскость γ. Получаем, что прямая а перпендикулярна двум пересекающимся прямым р и q из плоскости γ. Значит, по признаку перпендикулярности прямой и плоскости, прямая а перпендикулярна плоскости γ.

Примеры и разборы решения заданий тренировочного модуля

Выбор элемента из выпадающего списка

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Выпишите ребра, перпендикулярные плоскости (DCПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям).

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):

Неправильный вариант/варианты (или комбинации):

Подсказка: в кубе все углы по Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Плоскость (DCПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям), проходит через грань куба DCПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

  • Разбор задания: Куб – это геометрическая фигура у которой все углы прямые, следовательно нужно увидеть ребра которые перпендикулярны к плоскости (DCПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям), к грани куба (DDCПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям).Эти ребра — AD, A1D1, BC, B1C1

Закончите предложение, чтобы получилось верное утверждение.

  • Две прямые называются перпендикулярными, если …..
  • Если плоскости перпендикулярна одной из двух параллельных прямых, то она ……

  • Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям
  • Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям
  • параллельны
  • один
  • она перпендикулярна к любой прямой, лежай в этой плоскости.
  • перпендикулярна плоскости.

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):

Две прямые называются перпендикулярными, если …

угол между ними равен 90Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Если плоскость перпендикулярна одной из двух параллельных прямых, то она …

перпендикулярна и другой

Неправильный вариант/варианты (или комбинации):

Лемма: Если одна из двух параллельных прямых перпендикулярна к третьей прямой, то и другая прямая перпендикулярна к третьей прямой.

Теорема: если прямая перпендикулярна к двум пересекающимся прямым, лежащим в плоскости, то она перпендикулярна к этой плоскости.

Видео:Параллельность прямой и плоскости. 10 класс.Скачать

Параллельность прямой и плоскости. 10 класс.

Параллельные прямые — определение и вычисление с примерами решения

Содержание:

Параллельные прямые:

Ранее мы уже дали определение параллельных прямых.

Напомним, что две прямые на плоскости называются параллельными, если они не пересекаются.

Например, если две прямые a и b плоскости перпендикулярны прямой c этой плоскости, то они не пересекаются, т. е. параллельны (рис. 85, а). Этот факт нами был доказан как следствие из теоремы о существовании и единственности перпендикуляра, проведенного из точки к данной прямой.

Два отрезка называются параллельными, если они лежат на параллельных прямых.

Отрезок называется параллельным прямой, если он лежит на прямой, параллельной данной прямой.

Например, на рисунке 85, B изображены параллельные отрезки АВ и СD (параллельность отрезков АВ и СD обозначается следующим образом: АВ Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям). Отрезки ЕF и АВ не параллельны (это обозначается так: ЕF Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Аналогично определяется параллельность двух лучей, отрезка и прямой, луча и прямой, а также отрезка и луча. Например, на рисунке 85, в изображены отрезок PQ, параллельный прямой l, и отрезок ТК, параллельный лучу СD.

Видео:Стереометрия 10 класс. Часть 1 | МатематикаСкачать

Стереометрия 10 класс. Часть 1 | Математика

Определения параллельных прямых

На рисунке 10 прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямимеют общую точку М. Точка А принадлежит прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, но не принадлежит прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Говорят, что прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпересекаются в точке М.
Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Это можно записать так: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям— знак принадлежности точки прямой, «Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям» — знак пересечения геометрических фигур.

На плоскости две прямые могут либо пересекаться, либо не пересекаться. Прямые на плоскости, которые не пересекаются, называются параллельными. Если прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпараллельны (рис. 11, с. 11), то пишут Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Две прямые, которые при пересечении образуют прямой угол, называются перпендикулярными прямыми. Если прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямперпендикулярны (рис. 12), то пишут Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

ВАЖНО!

Совпадающие прямые будем считать одной прямой. Поэтому, если сказано «даны две прямые», это означает, что даны две различные несовпадающие прямые. Это касается также точек, лучей, отрезков и других фигур.

Есть два способа практического сравнения длин отрезков, а также величин углов: 1) наложение; 2) сравнение результатов измерения. Оба способа являются приближенными. В геометрии отрезки и углы могут быть равны, если это дано по условию либо следует из условия на основании логических рассуждений.

Признаки параллельности двух прямых

Прямая c называется секущей по отношению к прямым a и b, если она пересекает каждую из них в различных точках.

При пересечении прямых а и b секущей с образуется восемь углов, которые на рисунке 86, а обозначены цифрами. Некоторые пары этих углов имеют специальное название:

  1. углы 3 и 5, 4 и 6 называются внутренними накрест лежащими;
  2. углы 4 и 5, 3 и 6 называются внутренними односторонними;
  3. углы 1 и 5, 4 и 8, 2 и 6, 3 и 7 называются соответственными.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Рассмотрим признаки параллельности двух прямых.

Теорема 1 (признак параллельности прямых по равенству внутренних накрест лежащих углов). Если при пересечении двух прямых секущей внутренние накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны.

  1. Пусть при пересечении прямых а и b секущей АВ внутренние накрест лежащие углы 1 и 2 равны (рис. 86, б). Докажем, что аПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямb.
  2. Если Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 90°, то а Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямАВ и b Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямАВ. Отсюда в силу теоремы 1 (глава 3, § 2) следует, что аПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямb.
  3. Если Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям90°, то из середины О отрезка АВ проведем отрезок ОF Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямa.
  4. На прямой b отложим отрезок ВF1 = АF и проведем отрезок ОF1.
  5. Заметим, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямОFА = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямОF1В по двум сторонам и углу между ними (АО = ВО, АF= BF1 и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2). Из равенства этих треугольников следует, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямЗ = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям4 и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям5 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям6.
  6. Так как Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям4, а точки А, В и О лежат на одной прямой, то точки F1, F и О также лежат на одной прямой.
  7. Из равенства Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям5 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям6 следует, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям6 = 90°. Получаем, что а Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямFF1 и b Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямFF1, а аПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямb.

Например, пусть прямая l проходит через точку F, принадлежащую стороне АС треугольника АВС, так, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 равен углу ВАС. Тогда сторона АВ параллельна прямой l, так как по теореме 1 данного параграфа прямые АВ и l параллельны (рис. 86, в).

Теорема 2 (признак параллельности прямых по равенству соответственных углов). Если при пересечении двух прямых секущей соответственные углы равны, то прямые параллельны.

1) Пусть при пересечении прямых а и b секущей с соответственные углы равны, например Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2. Докажем, что прямые a и b параллельны (рис. 87, а).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям
2) Заметим, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 как вертикальные углы.

3) Из равенств Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 следует, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3. А поскольку углы 1 и 3 являются внутренними накрест лежащими углами, образованными при пересечении прямых a и b секущей с, то в силу теоремы 1 получаем, что аПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямb.

Например, пусть прямая l пересекает стороны AB и АС треугольника ABC в точках О и F соответственно и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямAOF = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямABC. Тогда сторона ВС параллельна прямой l, так как по теореме 2 прямые l и ВС параллельны (рис. 87, б).

Теорема 3 (признак параллельности прямых по сумме градусных мер внутренних односторонних углов). Если, при пересечении двух прямых секущей сумма градусных мер внутренних односторонних углов равна 180°, то прямые параллельны.

  1. Пусть при пересечении двух прямых а и b секущей с сумма градусных мер внутренних односторонних углов равна 180°, например Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 + Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 180° (рис. 87, в).
  2. Заметим, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 + Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 180°, так как углы 3 и 2 являются смежными.
  3. Из равенств Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямl + Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 180° и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 + Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 180° следует, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3.
  4. Поскольку равны внутренние накрест лежащие углы 1 и 3, то прямые а и b параллельны.

Аксиома параллельных прямых

Как уже отмечалось, при доказательстве теорем опираются на уже доказанные теоремы и некоторые исходные утверждения, которые называются аксиомами. Познакомимся еще с одной аксиомой, имеющей важное значение для дальнейшего построения геометрии.

Пусть в плоскости дана прямая а и не лежащая на ней произвольная точка О. Можно доказать, что через точку О в этой плоскости проходит прямая, параллельная прямой а. Действительно, проведем через точку О прямую с, перпендикулярную прямой a, затем прямую b, перпендикулярную прямой с. Так как прямые а и b перпендикулярны прямой с, то они не пересекаются, т. е. параллельны (рис. 92). Следовательно, через точку O Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямa проходит прямая b, параллельная прямой а. Возникает вопрос: сколько можно провести через точку О прямых, параллельных прямой а? Ответ на него не является очевидным. Оказывается, что утверждение о единственности прямой, проходящей через данную точку и параллельной прямой, не может быть доказано на основании остальных аксиом Евклида и само является аксиомой.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Большой вклад в решение этого вопроса внес русский математик Н. И. Лобачевский (1792—1856).

Таким образом, в качестве одной из аксиом принимается аксиома параллельных прямых, которая формулируется следующим образом.

Аксиома параллельных прямых. Через точку, не лежащую на данной прямой, проходит только одна прямая, параллельная данной.

Непосредственно из аксиомы параллельны х прямых в качестве следствий получаем следующие теоремы.

Теорема 1. Если две прямые параллельны третьей прямой, то они параллельны.

Пусть прямые а и b параллельны прямой с. Докажем, что аПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямb (рис. 93, а). Проведем доказательство этой теоремы методом от противного. Предположим, что верно утверждение, противоположное утверждению теоремы, т. е. допустим, что прямые а и b не параллельны, а, значит, пересекаются в некоторой точке О. Тогда через точку О проходят две прямые а и b, параллельные прямой с, что противоречит аксиоме параллельных прямых. Таким образом, наше предположение неверно, а, следовательно, прямые а и b параллельны.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Например, пусть прямые а и b пересекают сторону треугольника FDС так, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямF и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямF (рис. 93, б). Тогда прямые а и b параллельны прямой FD, а, следовательно, аПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямb.

Теорема 2. Пусть три прямые лежат в плоскости. Если прямая пересекает одну из параллельных прямых, то она пересекает и другую прямую.

Пусть прямые а и b параллельны, а прямая с пересекает прямую а в точке О (рис. 94, а). Докажем, что прямая с пересекает прямую b. Проведем доказательство методом от противного. Допустим, что прямая с не пересекает прямую b. Тогда через точку О проходят две прямые а и с, не пересекающие прямую b, т. е. параллельные ей (рис. 94, б). Но это противоречит аксиоме параллельных прямых. Следовательно, наше предположение неверно и прямая с пересекает прямую b.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Обратные теоремы

В формулировке любой теоремы можно выделить две ее части: условие и заключение. Условие теоремы — это то, что дано, а заключение — то, что требуется доказать. Например, рассмотрим признак параллельности прямых: если при пересечении двух прямых секущей внутренние накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны. В этой теореме условием является первая часть утверждения: при пересечении двух прямых секущей внутренние накрест лежащие углы равны (это дано), а заключением — вторая часть: прямые параллельны (это требуется доказать).

Теоремой, обратной данной, называется такая теорема, в которой условием является заключение данной теоремы, а заключением — условие данной теоремы.

Теперь докажем теоремы, обратные признакам параллельности прямых.

Теорема 3 (о равенстве внутренних накрест лежащих углов). Если две параллельные прямые пересечены секущей, то внутренние накрест лежащие углы равны.

1) Пусть параллельные прямые а и b пересечены секущей (рис. 95, а). Докажем, что внутренние накрест лежащие углы, например 1 и 2, равны.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

2) Доказательство теоремы проведем методом от противного. Допустим, что углы 1 и 2 не равны. Отложим угол QАВ, равный углу 2, так, чтобы угол QАВ и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 были внутренними накрест лежащими при пересечении прямых AQ и b секущей АВ.

3) По построению накрест лежащие углы QАВ и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 равны, поэтому по признаку параллельности прямых следует, что AQ Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямb. Таким образом, получаем, что через точку А проходят две прямые AQ и а, параллельные прямой b, а это противоречит аксиоме параллельных прямых. Следовательно, наше предположение неверно, а, значит, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2.

Например, пусть прямая l параллельна стороне ВС треугольника АВС (рис. 95, б). Тогда Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямB как внутренние накрест лежащие углы, образованные при пересечении параллельных прямых l и ВС секущей АВ.

Теорема 4 (о равенстве соответственных углов). Если две параллельные прямые пересечены секущей, то соответственные углы равны.

  1. Пусть параллельные прямые а и b пересечены секущей с. Докажем, что соответственные углы, например 1 и 2, равны (рис. 96, а).
  2. Так как прямые а и b параллельны, то по теореме 3 данного параграфа накрест лежащие углы 1 и 3 равны, т. е. Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3. Кроме того, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3, так как они вертикальные.
  3. Из равенств Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 следует, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Например, пусть прямая l параллельна биссектрисе AF треугольника ABC (рис. 96, б), тогда Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям4 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAF. Действительно, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям4 и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямFAC равны как соответственные углы, a Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямFAC = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAF, так как AF — биссектриса.

Теорема 5 (о свойстве внутренних односторонних углов). Если две параллельные прямые пересечены секущей, то сумма градусных мер внутренних односторонних углов равна 180°.

1) Пусть параллельные прямые а и b пересечены секущей с. Докажем, например, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 + Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 180° (рис. 97, а).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

2) Так как прямые а и b параллельны, то по теореме 4 справедливо равенство Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3.

3) Углы 2 и 3 смежные, следовательно, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 + Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3= 180°.

4) Из равенств Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям= Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 + Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 = 180° следует, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 + Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 180°.

Например, пусть отрезок FT параллелен стороне АВ треугольника ABC (рис. 97, б). Тогда Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAF + Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямTFA = 180°.

Заметим, если доказана какая-либо теорема, то отсюда еще не следует, что обратная теорема верна. Например, известно, что вертикальные углы равны, но если углы равны, то отсюда не вытекает, что они являются вертикальными.

Пример №1

Докажите, что если прямая перпендикулярна одной из параллельных прямых, то она перпендикулярна и другой прямой.

1) Пусть прямые а и b параллельны и сПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостяма (рис. 98).

2) Так как прямая с пересекает прямую а, то она пересекает и прямую b.

3) При пересечении параллельных прямых а и b секущей с образуются равные внутренние накрест лежащие углы 1 и 2.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Так как Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = 90°, то и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = 90°, а, значит, сПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямb.

Что и требовалось доказать.

Видео:Параллельные прямые | Математика | TutorOnlineСкачать

Параллельные прямые | Математика | TutorOnline

Параллельность прямых на плоскости

Параллельность прямых — одно из основных понятий геометрии. Параллельность часто встречается в жизни. Посмотрев вокруг, можно убедиться, что мы живем в мире параллельных линий. Это края парты, столбы вдоль дороги, полоски «зебры» на пешеходном переходе.

Две прямые, перпендикулярные третьей

Определение. Две прямые называются параллельными, если они лежат в одной плоскости и не пересекаются.

Лучи и отрезки называются параллельными, если они лежат на параллельных прямых. Если прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпараллельны, то есть Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям(рис. 160), то параллельны отрезки АВ и МК, отрезок МК и прямая Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, лучи АВ и КМ.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Вы уже знаете теорему о параллельных прямых на плоскости: «Две прямые, перпендикулярные третьей, параллельны между собой». Другими словами, если Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, то Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям(рис. 161).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Данная теорема позволяет решить две важные практические задачи.

Первая задача заключается в проведении нескольких параллельных прямых.

Пусть дана прямая Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям(рис. 162). При помощи чертежного треугольника строят прямую Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, перпендикулярную прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Затем сдвигают треугольник вдоль прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями строят другую перпендикулярную прямую Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, затем — третью прямую Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями т. д. Поскольку прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямперпендикулярны одной прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, то из указанной теоремы следует, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Вторая задача — проведение прямой, параллельной данной и проходящей через точку, не лежащую на данной прямой.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

По рисунку 163 объясните процесс проведения прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, параллельной прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями проходящей через точку К.

Из построения следует: так как Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, то Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Решение второй задачи доказывает теорему о существовании прямой, параллельной данной, которая гласит:

Через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести прямую, параллельную данной.

Накрест лежащие, соответственные и односторонние углы

При пересечении двух прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямтретьей прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, которая называется секущей, образуется 8 углов (рис. 164).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Некоторые пары этих углов имеют специальные названия:

  • Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям5,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям4 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям6 — внутренние накрест лежащие углы;
  • Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям8,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям7 — внешние накрест лежащие углы;
  • Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям6,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям7,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям5,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям4 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям8 — соответственные углы;
  • Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям6,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям4 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям5 — внутренние односторонние углы;
  • Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям7,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям8 — внешние односторонние углы.

На рисунке 165 отмечены углы 1 и 2. Они являются внутренними накрест лежащими углами при прямых ВС и AD и секущей BD. В этом легко убедиться, продлив отрезки ВС, AD и BD.
Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Признаки параллельности прямых

С указанными парами углов связаны следующие признаки параллельности прямых.

Теорема (первый признак параллельности прямых). Если при пересечении двух прямых секущей внутренние накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны.

Дано: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям— данные прямые, АВ — секущая, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 (рис. 166).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказать: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Доказательство:

Из середины М отрезка АВ опустим перпендикуляр МК на прямую Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями продлим его до пересечения с прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямв точке N. Треугольники ВКМ и ANM равны по стороне и двум прилежащим к ней углам (АМ = МВ, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 по условию, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBMK =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямAMN как вертикальные). Из равенства треугольников следует, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямANM =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBKM = 90°. Тогда прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямперпендикулярны прямой NK. А так как две прямые, перпендикулярные третьей, параллельны между собой, то Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Теорема (второй признак параллельности прямых). Если при пересечении двух прямых секущей соответственные углы равны, то прямые параллельны.

Дано: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 (рис. 167).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказать: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Доказательство:

Углы 1 и 3 равны как вертикальные. А так как углы 1 и 2 равны по условию, то углы 2 и 3 равны между собой. Но углы 2 и 3 — внутренние накрест лежащие при прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями секущей Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. А мы знаем, что если внутренние накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны. Значит, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Теорема доказана.

Теорема (третий признак параллельности прямых). Если при пересечении двух прямых секущей сумма внутренних односторонних углов равна 180°, то прямые параллельны.

Дано: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямl +Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 180° (рис. 168).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказать: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Доказательство:

Углы 1 и 3 — смежные, поэтому их сумма равна 180°. А так как сумма углов 1 и 2 равна 180° по условию, то углы 2 и 3 равны между собой. Но углы 2 и 3 — внутренние накрест лежащие при прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями секущей Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. А мы знаем, что если внутренние накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны. Значит, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Теорема доказана.

Пример №2

Доказать, что если отрезки AD и ВС пересекаются и точкой пересечения делятся пополам, то прямые АВ и CD параллельны.

Доказательство:

Пусть О — точка пересечения отрезков AD и ВС (рис. 169).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Треугольники АОВ и DOC равны по двум сторонам и углу между ними (Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямAOB = Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямDOC как вертикальные, ВО = ОС, АО = OD по условию). Из равенства треугольников следует, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAO=Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямCDO. Так как эти углы — накрест лежащие при прямых АВ и CD и секущей AD, то АВ || CD по признаку параллельности прямых.

Пример №3

На биссектрисе угла ВАС взята точка К, а на стороне АС — точка D, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAK = 26°, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямADK = 128°. Доказать, что отрезок KD параллелен лучу АВ.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказательство:

Так как АК — биссектриса угла ВАС (рис. 170), то

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAC = 2 •Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAK = 2 • 26° = 52°.

Углы ADK и ВАС — внутренние односторонние при прямых KD и ВА и секущей АС. А поскольку Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямADK +Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAC = 128° + 52° = 180°, то KD || АВ по признаку параллельности прямых.

Пример №4

Биссектриса ВС угла ABD отсекает на прямой а отрезок АС, равный отрезку АВ. Доказать, что прямые а и b параллельны (рис. 171).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказательство:

Так как ВС — биссектриса угла ABD, то Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1=Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2. Так как Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAC равнобедренный (АВ=АС по условию), то Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 как углы при основании равнобедренного треугольника. Тогда Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3. Но углы 2 и 3 являются накрест лежащими при прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями секущей ВС. А если накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны. Следовательно, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям||Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Реальная геометрия

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

На рисунке 184 изображен электронный угломер — инструмент для нанесения параллельных линий на рейке или доске. Прибор состоит из двух частей, скрепленных винтом. Одна часть неподвижная, она прижимается к доске, а другая поворачивается на необходимый угол, градусная мера которого отражается на экране угломера. Зажав винт, закрепляют нужный угол. Сдвинув неподвижную часть угломера вдоль доски, наносят новую линию разметки. Так получают параллельные линии, по которым затем распиливают доску.

Аксиома параллельных прямых

Вы уже знаете, что на плоскости через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести прямую, параллельную данной (см. § 15). Из пятого постулата Евклида (постулат — аксиоматическое предположение) следует, что такая прямая — единственная.

На протяжении двух тысячелетий вокруг утверждения о единственности параллельной прямой разыгрывалась захватывающая и драматичная история! Со времен Древней Греции математики спорили о том, можно доказать пятый постулат Евклида или нет. То есть это теорема или аксиома?

В конце концов работы русского математика Н. И. Лобачевского (1792—1856) позволили выяснить, что доказать пятый постулат нельзя. Поэтому это утверждение является аксиомой.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Аксиома параллельных прямых. Через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести только одну прямую, параллельную данной.

Если прямая Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпроходит через точку М и параллельна прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям(рис. 186), то любая другая прямая, проходящая через точку М, будет пересекаться с прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямв некоторой точке, пусть и достаточно удаленной.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Поиски доказательства пятого постулата Евклида привели к развитию математики и физики, к пересмотру научных представлений о геометрии Вселенной. Решая проблему пятого постулата, Лобачевский создал новую геометрию, с новыми аксиомами, теоремами, отличающуюся от геометрии Евклида, которая теперь так и называется — геометрия Лобачевского.

Вы уже знаете, что на плоскости две прямые, перпендикулярные третьей, параллельны между собой. А если две прямые параллельны третьей прямой, то что можно сказать про первые две прямые? На этот вопрос отвечает следующая теорема.

Теорема (о двух прямых, параллельных третьей). На плоскости две прямые, параллельные третьей, параллельны между собой.

Дано: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям||Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям(рис. 187).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказать: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям||Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Доказательство:

Предположим, что прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямне параллельны. Тогда они пересекаются в некоторой точке М. Поэтому через точку М будут проходить две прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, параллельные третьей прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. А это противоречит аксиоме параллельных прямых. Значит, наше предположение неверно и Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям||Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Теорема доказана.

Метод доказательства «от противного»

При доказательстве теоремы о двух прямых, параллельных третьей, мы применили метод доказательства от противного (то есть «от противоположного»). Суть его в следующем. Утверждение любой теоремы делится на условие — то, что в теореме дано, и заключение — то, что нужно доказать.

В доказанной выше теореме условие: «Каждая из двух прямых параллельна третьей прямой», а заключение: «Эти две прямые параллельны между собой».

Используя метод от противного, предполагают, что из данного условия теоремы следует утверждение, противоположное (противное) заключению теоремы. Если при сделанном предположении путем логических рассуждений приходят к какому-либо утверждению, противоречащему аксиомам или ранее доказанным теоремам, то сделанное предположение считается неверным, а верным — ему противоположное.

В доказательстве нашей теоремы мы предположили, что эти две прямые не параллельны, а пересекаются в точке. И пришли к выводу, что тогда нарушается аксиома параллельных прямых. Следовательно, наше предположение о пересечении прямых не верно, а верно ему противоположное: прямые не пересекаются, то есть параллельны.

Методом от противного ранее была доказана теорема о двух прямых, перпендикулярных третьей.

Данный метод является очень мощным логическим инструментом доказательства. Причем не только в геометрии, но и в любом аргументированном споре.

Теорема. Если на плоскости прямая пересекает одну из двух параллельных прямых, то она пересекает и другую прямую.

Пример №5

На рисунке 188 Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям4. Доказать, что Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказательство:

Так как накрест лежащие углы 1 и 2 равны, то Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпо признаку параллельности прямых. Так как соответственные углы 3 и 4 равны, то по признаку параллельности прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Так как Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, то Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпо теореме о двух прямых, параллельных третьей.

Пример №6

Доказать, что если сумма внутренних односторонних углов при двух данных прямых и секущей меньше 180°, то эти прямые пересекаются.

Доказательство:

Пусть Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям— данные прямые, АВ — их секущая, сумма углов 1 и 2 меньше 180° (рис. 189).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Отложим от луча АВ угол 3, который в сумме с углом 1 дает 180°. Получим прямую Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, которая параллельна прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпо признаку параллельности прямых. Если предположить, что прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямне пересекаются, а, значит, параллельны, то через точку А будут проходить две прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, которые параллельны прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Это противоречит аксиоме параллельных прямых. Следовательно, прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпересекаются.

Свойства параллельных прямых

Вы знаете, что если две прямые пересечены секущей и накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны. Это признак параллельности прямых. Обратное утверждение звучит так: «Если две прямые параллельны и пересечены секущей, то накрест лежащие углы равны». Это утверждение верно, и оно выражает свойство параллельных прямых. Докажем его и два других свойства для соответственных и односторонних углов.

Теорема (о свойстве накрест лежащих углов при параллельных прямых и секущей). Если две параллельные прямые пересечены секущей, то внутренние накрест лежащие углы равны.

Дано: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, АВ — секущая,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 — внутренние накрест лежащие (рис. 195).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказать: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2.

Доказательство:

Предположим, чтоПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2. Отложим от луча ВА угол 3, равный углу 2. Так как внутренние накрест лежащие углы 2 и 3 равны, то Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпо признаку параллельности прямых. Получили, что через точку В проходят две прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, параллельные прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. А это невозможно по аксиоме параллельных прямых. Следовательно, наше предположение неверно иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2. Теорема доказана.

Теорема (о свойстве соответственных углов при параллельных прямых и секущей). Если две параллельные прямые пересечены секущей, то соответственные углы равны.

Дано: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям— секущая,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 — соответственные (рис. 196).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказать:Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2.

Доказательство:

Углы 1 и 3 равны как накрест лежащие при параллельных прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Углы 2 и 3 равны как вертикальные. Следовательно,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2. Теорема доказана.

Теорема (о свойстве односторонних углов при параллельных прямых и секущей).

Если две параллельные прямые пересечены секущей, то сумма внутренних односторонних углов равна 180°.

Дано: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям— секущая,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 иПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 — внутренние односторонние (рис. 197).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказать:Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямl +Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 180°.

Доказательство:

Углы 2 и 3 — смежные. По свойству смежных углов Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 +Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 = 180°. По свойству параллельных прямыхПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямl =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3 как накрест лежащие. Следовательно,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямl +Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 180°. Теорема доказана.

Следствие.

Прямая, перпендикулярная одной из двух параллельных прямых, перпендикулярна и другой прямой.

На рисунке 198 Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, т. е.Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 = 90°. Согласно следствию Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, т. е.Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 = 90°.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказанные нами теоремы о свойствах углов при двух параллельных прямых и секущей являются обратными признакам параллельности прямых.

Чтобы не путать признаки и свойства параллельных прямых, нужно помнить следующее:

  • а) если ссылаются на признак параллельности прямых, то требуется доказать параллельность некоторых прямых;
  • б) если ссылаются на свойство параллельных прямых, то параллельные прямые даны, и нужно воспользоваться каким-то их свойством.

Пример №7

Доказать, что если отрезки АВ и CD равны и параллельны, а отрезки AD и ВС пересекаются в точке О, то треугольники АОВ и DOC равны.

Доказательство:

Углы BAD и CD А равны как накрест лежащие при параллельных прямых АВ и CD и секущей AD (рис. 199).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Углы ABC и DCB равны как накрест лежащие при параллельных прямых АВ и CD и секущей ВС. Тогда Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямАОВ =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямDOC по стороне и двум прилежащим к ней углам. Что и требовалось доказать.

Пример №8

Доказать, что отрезки параллельных прямых, заключенные между двумя другими пересекающими их параллельными прямыми, равны между собой.

Доказательство:

Пусть АВ || CD, ВС || AD (рис. 200).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Докажем, что АВ = CD, ВС=AD. Проведем отрезок BD. У треугольников ABD и CDB сторона BD — общая,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямABD =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямCDB как накрест лежащие при параллельных прямых АВ и CD и секущей BD,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямADB =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямCBD как накрест лежащие при параллельных прямых ВС и AD и секущей BD. Тогда треугольники равны по стороне и двум прилежащим к ней углам. Из равенства треугольников следует, что AB=CD, BC=AD. Что и требовалось доказать.

Геометрия 3D

Две плоскости называются параллельными, если они не имеют общих точек (не пересекаются).

Если плоскости Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямпараллельны, то пишут: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям(рис. 211).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Существует еще один вид многогранников — призмы (рис. 212). У призмы две грани (основания) — равные многоугольники, которые лежат в параллельных плоскостях, а остальные грани (боковые) — параллелограммы (задача 137).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

У прямой призмы боковые грани — прямоугольники, боковые ребра перпендикулярны плоскостям оснований и равны между собой. На рисунке 212 изображены треугольная и четырехугольная прямые призмы. У них параллельны плоскости верхней и нижней граней.

Углы с соответственно параллельными и соответственно перпендикулярными сторонами

Теорема (об углах с соответственно параллельными сторонами).

Углы с соответственно параллельными сторонами или равны (если оба острые или оба тупые), или в сумме составляют 180° (если один острый, а другой тупой).

1) Острые углы 1 и 2 (рис. 213, а) — это углы с соответственно параллельными сторонами. Используя рисунок, докажите самостоятельно, что углы 1 и 2 равны.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

2) Острый угол 1 и тупой угол 2 (рис. 213, б) — это углы с соответственно параллельными сторонами. Используя этот рисунок и результат пункта 1), докажите, что сумма углов 1 и 2 равна 180°.

Теорема (об углах с соответственно перпендикулярными сторонами).

Углы с соответственно перпендикулярными сторонами или равны (если оба острые или оба тупые), или в сумме составляют 180° (если один острый, а другой тупой).

Доказательство:

1) Острые углы 1 и 2 — это углы с соответственно перпендикулярными сторонами (рис. 214, а). Построим острый угол 3 в вершине угла 1, стороны которого параллельны сторонам угла 2. Стороны угла 3 перпендикулярны сторонам угла 1 (прямая, перпендикулярная одной из параллельных прямых, перпендикулярна и другой прямой). По предыдущей теоремеПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3. Поскольку угол 1 и угол 3 дополняют угол 4 до 90°, тоПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям3. Значит,Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям1 =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям2.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

2) Острый угол 1 и тупой угол 2 — это углы с соответственно перпендикулярными сторонами (рис. 214, б). Используя этот рисунок и результат пункта 1), докажите самостоятельно, что сумма углов 1 и 2 равна 180°.

Запомнить:

  1. Признаки параллельности прямых: «Если при пересечении двух прямых секущей накрест лежащие углы равны, или соответственные углы равны, или сумма односторонних углов равна 180°, то прямые параллельны».
  2. Свойства параллельных прямых: «Если две параллельные прямые пересечены секущей, то накрест лежащие углы равны, соответственные углы равны и сумма односторонних углов равна 180°».
  3. На плоскости две прямые, перпендикулярные третьей, параллельны между собой.
  4. На плоскости две прямые, параллельные третьей, параллельны между собой.
  5. Прямая, перпендикулярная одной из двух параллельных прямых, будет перпендикулярна и другой прямой.
  6. Углы с соответственно параллельными сторонами или равны, или в сумме составляют 180°.
  7. Углы с соответственно перпендикулярными сторонами или равны, или в сумме составляют 180°.

Расстояние между параллельными прямыми

Определение. Расстоянием между параллельными прямыми называется расстояние от точки одной из этих прямых до другой прямой.

Если Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями АВПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, то расстояние между прямыми Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямравно длине перпендикуляра АВ (рис. 284). Это расстояние будет наименьшим из всех расстояний от точки А до точек прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Следующая теорема гарантирует, что расстояния от всех точек одной из параллельных прямых до другой прямой равны между собой.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Теорема (о расстоянии между параллельными прямыми).

Все точки каждой из двух параллельных прямых равноудалены от другой прямой.

Дано: Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, А Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, С Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, АВПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, CDПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Доказать: АВ = CD (рис. 285).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Доказательство:

Проведем отрезок AD. Углы CAD и BDA равны как внутренние накрест лежащие при параллельных прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями секущей AD. Прямоугольные треугольники ABD и ACD равны по гипотенузе (AD — общая) и острому углу (Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямCAD =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBDA). Откуда АВ = CD. Теорема доказана.

Следствие.

Все точки, лежащие в одной полуплоскости относительно данной прямой и равноудаленные от этой прямой, лежат на прямой, параллельной данной.

Доказательство:

Пусть перпендикуляры АВ и CD к прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямравны (см. рис. 285). Прямая Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, проходящая через точку А параллельно прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, будет пересекать луч DC в некоторой точке С1. По теореме о расстоянии между параллельными прямыми C1D = АВ. Но CD = AB по условию. Значит, точка С совпадает с точкой С1 и лежит на прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, которая параллельна прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Утверждение доказано.

В силу того что прямая, перпендикулярная к одной из двух параллельных прямых, будет перпендикулярна и к другой прямой, перпендикуляр АВ к прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямбудет перпендикуляром и к прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям(см. рис. 285). Поэтому такой перпендикуляр называют общим перпендикуляром двух параллельных прямых.

Пример №9

В четырехугольнике ABCD АВ || CD, AD || ВС, АВ = 32 см, Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямADC=150°. Найти расстояние между прямыми AD и ВС.

Решение:

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAD +Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямADC = 180° как сумма внутренних односторонних углов при параллельных прямых АВ и CD и секущей AD (рис. 286).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Тогда Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямBAD = 180°- 150° = 30°.

Расстояние между параллельными прямыми измеряется длиной перпендикуляра, опущенного из любой точки одной из прямых на другую прямую. Опустим перпендикуляр ВН на прямую AD. В прямоугольном треугольнике АВН катет ВН лежит против угла в 30°. Поэтому он равен половине гипотенузы. Значит, ВН =Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямАВ = 16 см.

Пример №10

Найти геометрическое место точек, равноудаленных от двух данных параллельных прямых.

Решение:

1) Пусть Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям— данные параллельные прямые (рис. 287), АВ — их общий перпендикуляр. Через середину К отрезка АВ проведем прямую Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, параллельную прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Тогда Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям|| Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. По теореме о расстоянии между параллельными прямыми все точки прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямравноудалены от прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямна расстояние Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямАВ.

2) Пусть некоторая точка М (см. рис. 287) равноудалена от прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, то есть расстояние от точки М до прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямравно Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямАВ. По следствию из теоремы о расстоянии между параллельными прямыми точки К и М лежат на прямой КМ, параллельной прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Но через точку К проходит единственная прямая Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, параллельная Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Значит, точка М принадлежит прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Таким образом, все точки прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямравноудалены от прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. И любая равноудаленная от них точка лежит на прямой Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям. Прямая Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, проходящая через середину общего перпендикуляра прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, — искомое геометрическое место точек.

Геометрия 3D

Расстоянием между параллельными плоскостями называется длина перпендикуляра, опущенного из точки, принадлежащей одной из плоскостей, на другую плоскость (рис. 290). В вашем классе пол и потолок — части параллельных плоскостей. Расстояние между ними равно высоте классной комнаты.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Высотой прямой призмы называется расстояние между плоскостями оснований. Отрезок КК1 — перпендикуляр к плоскости ABC, равный ее высоте. У прямой призмы боковые ребра перпендикулярны плоскостям оснований. Поэтому высота призмы равна длине бокового ребра, то есть АА1 = КК1 (рис. 291).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Запомнить:

  1. Сумма углов треугольника равна 180°.
  2. Внешний угол треугольника равен сумме двух внутренних углов, не смежных с ним.
  3. Катет меньше гипотенузы. Перпендикуляр меньше наклонной, проведенной из той же точки к одной прямой.
  4. Прямоугольные треугольники могут быть равны: 1) по двум катетам; 2) по катету и прилежащему острому углу; 3) по катету и противолежащему острому углу; 4) по гипотенузе и острому углу; 5) по катету и гипотенузе.
  5. Катет прямоугольного треугольника, лежащий против угла в 30°, равен половине гипотенузы. Если катет равен половине гипотенузы, то он лежит против угла в 30°.
  6. В треугольнике против большей стороны лежит больший угол, а против большего угла — большая сторона.
  7. В треугольнике любая сторона меньше суммы двух других его сторон (неравенство треугольника).
  8. Любая точка биссектрисы равноудалена от сторон угла. Если точка внутри угла равноудалена от сторон угла, то она лежит на биссектрисе этого угла.
  9. Медиана прямоугольного треугольника, проведенная к гипотенузе, равна половине гипотенузы. Если в треугольнике медиана равна половине стороны, к которой она проведена, то треугольник прямоугольный.
  10. Биссектрисы треугольника пересекаются в одной точке (2-я замечательная точка).
  11. Расстояние от любой точки одной из параллельных прямых до другой прямой есть величина постоянная.

Справочный материал по параллельным прямым

Параллельные прямые

  • ✓ Две прямые называют параллельными, если они не пересекаются.
  • ✓ Основное свойство параллельных прямых (аксиома параллельности прямых). Через точку, не лежащую на данной прямой, проходит только одна прямая, параллельная данной.
  • ✓ Две прямые, перпендикулярные третьей прямой, параллельны.
  • ✓ Если две прямые параллельны третьей прямой, то они параллельны.
  • ✓ Расстоянием между двумя параллельными прямыми называют расстояние от любой точки одной из прямых до другой прямой.

Признаки параллельности двух прямых

  • ✓ Если две прямые а и b пересечь третьей прямой с, то образуется восемь углов (рис. 246). Прямую с называют секущей прямых а и b.
  • Углы 3 и 6, 4 и 5 называют односторонними.
  • Углы 3 и 5, 4 и 6 называют накрест лежащими.
  • Углы 6 и 2, 5 и 1, 3 и 7, 4и 8 называют соответственными.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

  • ✓ Если накрест лежащие углы, образующиеся при пересечении двух прямых секущей, равны, то прямые параллельны.
  • ✓ Если сумма односторонних углов, образующихся при пересечении двух прямых секущей, равна 180°, то прямые параллельны.
  • ✓ Если соответственные углы, образующиеся при пересечении двух прямых секущей, равны, то прямые параллельны.

Свойства параллельных прямых

  • ✓ Если две параллельные прямые пересекаются секущей, то:
  • • углы, образующие пару накрест лежащих углов, равны;
  • • углы, образующие пару соответственных углов, равны;
  • • сумма углов, образующих пару односторонних углов, равна 180°.
  • ✓ Если прямая перпендикулярна одной из двух параллельных прямых, то она перпендикулярна и другой.

Перпендикулярные и параллельные прямые

Две прямые называют взаимно перпендикулярными, если они пересекаются под прямым углом.

На рисунке 264 прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям— перпендикулярные. Две прямые на плоскости называют параллельными, если они не пересекаются.

На рисунке 265 прямые Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям— параллельны.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Основное свойство параллельных прямых (аксиома параллельности прямых). Через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести только одну прямую, параллельную данной.

Углы, образованные при пересечении двух прямых секущей. Признаки и свойство параллельности прямых. Свойства углов, образованных при пересечении двух параллельных прямых секущей

Прямую с называют секущей для прямых Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостями Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямесли она пересекает их в двух точках (рис. 266).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Пары углов 4 и 5; 3 и 6 называют внутренними односторонними; пары углов 4 и 6; 3 и 5внутренними накрест лежащими; пары углов 1 и 5; 2 и 6; 3 и 7; 4 и 8соответственными углами.

Признаки параллельности прямых:

  1. Если при пересечении двух прямых секущей соответственные углы равны, то прямые параллельны.
  2. Если при пересечении двух прямых секущей внутренние накрест лежащие углы равны, то прямые параллельны.
  3. Если при пересечении двух прямых секущей сумма внутренних односторонних углов равна 180°, то прямые параллельны.
  4. Две прямые, перпендикулярные третьей, параллельны.

Свойство параллельных прямых. Две прямые, параллельные третьей прямой, параллельны друг другу.

Рекомендую подробно изучить предметы:
  • Геометрия
  • Аналитическая геометрия
  • Начертательная геометрия
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Соотношения между сторонами и углами треугольника
  • Неравенство треугольника — определение и вычисление
  • Свойства прямоугольного треугольника
  • Расстояние между параллельными прямыми
  • Медианы, высоты и биссектрисы треугольника
  • Равнобедренный треугольник и его свойства
  • Серединный перпендикуляр к отрезку
  • Второй и третий признаки равенства треугольников

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

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

Параллельность и перпендикулярность прямых и плоскостей в пространстве

Две прямые в пространстве называются параллельными , если они лежат в одной плоскости и не пересекаются. Прямые, которые не пересекаются и не лежат в одной плоскости называются скрещивающимися. Прямая и плоскость в пространстве называются параллельными, если они не пересекаются.

Прямая параллельна плоскости, если она параллельна какой-нибудь прямой, лежащей в этой плоскости.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Две плоскости называются параллельными, если они не пересекаются.

Если две параллельные плоскости пересекаются третьей плоскостью, то прямые пересечения плоскостей параллельны. Через точку, не лежащую в данной плоскости, можно провести параллельную плоскость, и притом только одну.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, так как Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Отрезки параллельных прямых между параллельными плоскостями равны.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям= Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям= Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Прямые в пространстве называются перпендикулярными, если они пересекаются под прямым углом. Прямая, пересекающая плоскость, называется перпендикулярной этой плоскости, если она перпендикулярна любой прямой в плоскости, проходящей через точку их пересечения.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Прямая, пересекающая плоскость, перпендикулярна плоскости, если она перпендикулярна двум прямым в плоскости, проходящим через точку их пересечения.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Через каждую точку плоскости можно провести перпендикулярную ей прямую, и только одну. Все прямые, перпендикулярные данной плоскости, параллельны.

Перпендикуляр, опущенный из данной точки на данную плоскость, — это отрезок, соединяющий данную точку с точкой плоскости и лежащий на прямой, которая перпендикулярна плоскости. Основание перпендикуляра — это его конец, лежащий в плоскости.

Расстояние от точки до плоскости — это длина перпендикуляра, опущенного от этой точки на плоскость.

Наклонная, проведенная из данной точки к данной плоскости, — это любой отрезок, соединяющий данную точку с точкой плоскости, который не является перпендикуляром к плоскости. Конец отрезка, который лежит в плоскости, — это основание наклонной. Проекция наклонной — это отрезок, который соединяет основания перпендикуляра (точку С) и наклонной (точку А).

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Если прямая, проведённая на плоскости через основание наклонной, перпендикулярна её проекции, то она перпендикулярна и наклонной. И обратно, если прямая на плоскости перпендикулярна наклонной, то она перпендикулярна и проекции наклонной.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Две пересекающиеся плоскости называются перпендикулярными, если плоскость, перпендикулярная прямой их пересечения, пересекает данные плоскости по перпендикулярным прямым.

Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям

Так как Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям, то Плоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостямПлоскость а и в параллельны прямые м и н перпендикулярны этим плоскостям.

Поделись с друзьями в социальных сетях:

💥 Видео

Математика без Ху!ни. Взаимное расположение прямой и плоскости.Скачать

Математика без Ху!ни.  Взаимное расположение прямой и плоскости.

Параллельность прямой к плоскостиСкачать

Параллельность прямой к плоскости

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

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

Перпендикулярность прямой и плоскости. 10 класс.Скачать

Перпендикулярность прямой и плоскости. 10 класс.

№124. Прямая PQ параллельна плоскости α. Через точки Р и Q проведены прямые, перпендикулярныеСкачать

№124. Прямая PQ параллельна плоскости α. Через точки Р и Q проведены прямые, перпендикулярные

Принадлежность прямой плоскостиСкачать

Принадлежность прямой плоскости

10 класс, 15 урок, Перпендикулярные прямые в пространствеСкачать

10 класс, 15 урок, Перпендикулярные прямые в пространстве

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ перпендикулярные к плоскости 10 классСкачать

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ перпендикулярные к плоскости 10 класс

№51. Докажите, что плоскости α и β параллельны, если две пересекающиеся прямые mСкачать

№51. Докажите, что плоскости α и β параллельны, если две пересекающиеся прямые m

№50. Плоскости α и β параллельны, прямая m лежит в плоскости α. Докажите, что прямаяСкачать

№50. Плоскости α и β параллельны, прямая m лежит в плоскости α. Докажите, что прямая

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

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

10. Параллельность и перпендикулярность плоскостей Решение задачСкачать

10. Параллельность и перпендикулярность плоскостей Решение задач

10 класс, 17 урок, Признак перпендикулярности прямой и плоскостиСкачать

10 класс, 17 урок, Признак перпендикулярности прямой и плоскости

Построение параллельной плоскости на расстояние 30 мм.Скачать

Построение параллельной плоскости на расстояние 30 мм.

Перпендикулярные прямые. 6 класс.Скачать

Перпендикулярные прямые. 6 класс.

Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.
Поделиться или сохранить к себе: