Параллельные плоскости a и b пересекают. Аксиомы стереометрии. следствия из аксиом. Определяются другие геометрические понятия
Видеокурс «Получи пятерку» включает все темы, необходимые для успешной сдачи ЕГЭ по математике на 60-65 баллов. Полностью все задачи 1-13 Профильного ЕГЭ по математике. Подходит также для сдачи Базового ЕГЭ по математике. Если вы хотите сдать ЕГЭ на 90-100 баллов, вам надо решать часть 1 за 30 минут и без ошибок!
Курс подготовки к ЕГЭ для 10-11 класса, а также для преподавателей. Все необходимое, чтобы решить часть 1 ЕГЭ по математике (первые 12 задач) и задачу 13 (тригонометрия). А это более 70 баллов на ЕГЭ, и без них не обойтись ни стобалльнику, ни гуманитарию.
Вся необходимая теория. Быстрые способы решения, ловушки и секреты ЕГЭ. Разобраны все актуальные задания части 1 из Банка заданий ФИПИ. Курс полностью соответствует требованиям ЕГЭ-2018.
Курс содержит 5 больших тем, по 2,5 часа каждая. Каждая тема дается с нуля, просто и понятно.
Сотни заданий ЕГЭ. Текстовые задачи и теория вероятностей. Простые и легко запоминаемые алгоритмы решения задач. Геометрия. Теория, справочный материал, разбор всех типов заданий ЕГЭ. Стереометрия. Хитрые приемы решения, полезные шпаргалки, развитие пространственного воображения. Тригонометрия с нуля - до задачи 13. Понимание вместо зубрежки. Наглядное объяснение сложных понятий. Алгебра. Корни, степени и логарифмы, функция и производная. База для решения сложных задач 2 части ЕГЭ.
ВВЕДЕНИЕ
Первое, дошедшее до нас, научное изложение геометрии содержится в труде «Начала», составленном древнегреческим ученым Евклидом, жившим в III веке до нашей эры в городе Александрии. Именно Евклидом была сделана первая попытка дать аксиоматическое изложение геометрии. Впервые научная система аксиом Евклида была сформулирована Д. Гильбертом (1862-1943 ) в конце CIC века.
Школьный курс геометрии состоит из двух частей: планиметрии и стереометрии. В планиметрии изучаются свойства геометрических фигур на плоскости.
Стереометрия – это раздел геометрии, в котором изучаются свойства фигур в пространстве.
Слово «стереометрия» происходит от греческих слов «стереос» – объемный, пространственный и «метрео» – измерять.
Представление о геометрических телах, изучаемых в стереометрии, дают окружающие нас предметы. В отличие от реальных предметов геометрические тела являются воображаемыми объектами. Изучая свойства геометрических тел, мы получаем представление о геометрических свойствах реальных предметов и можем использовать эти свойства в практической деятельности. Геометрия, в частности стереометрия, широко используется в строительном деле, архитектуре, машиностроении, геодезии, во многих других областях науки и техники.
Схема построения геометрии
Перечисляются основные неопределяемые понятия.
Формулируются свойства основных понятий - аксиомы.
Определяются другие геометрические понятия.
Формулируются и доказываются свойства геометрических понятий - теоремы.
АКСИОМЫ СТЕРЕОМЕТРИИ. СЛЕДСТВИЯ ИЗ АКСИОМ
Основные понятия стереометрии: точка, прямая, плоскость, расстояние.
Определение : Аксиомой называется предложение, не требующее доказательства.
Основные свойства точек, прямых и плоскостей, касающиеся их взаимного расположения, выражены в аксиомах. Вся система аксиом стереометрии состоит из ряда аксиом, известных нам по курсу планиметрии, и аксиом о взаимном расположении точек, прямых и плоскостей в пространстве.
АКСИОМЫ СТЕРЕОМЕТРИИ
I. Аксиомы принадлежности
I 1 . Существуют хотя бы одна прямая и хотя бы одна плоскость. Каждая прямая и каждая плоскость есть не совпадающее с пространством непустое множество точек.
Обозначение :
А, В, С, D – точки;
а, b, с – прямые;
a , b , g – плоскости;
А Î а – точка А принадлежит прямой а, прямая а проходит через точку А;
Е Ï а – точка Е не принадлежит прямой а;
С Î a – точка С принадлежит плоскости a , плоскость a проходит через точку С;
Е Ï a – точка Е не принадлежит плоскости a .
Вывод : Существуют точки, принадлежащие прямой и не принадлежащие прямой, существуют точки, принадлежащие плоскости и не принадлежащие плоскости.
I 2 . Через две различные точки проходит одна и только одна прямая.
Обозначение :
а Ì a – плоскость a проходит через прямую а;
b Ë a – плоскость a не проходит через прямую b.
I 4 . Через три точки, не принадлежащие одной прямой, проходит одна и только одна плоскость.
Обозначение : a = АВС
Вывод : Плоскости, имеющие три различные общие точки, совпадают.
I 5 . Если две различные плоскости имеют общую точку, то их пересечением является прямая.
Обозначение : М Î a , М Î b , a ¹ b , a ìüb = l.
II. Аксиомы расстояния
II 1 . Для любых двух точек А и В имеется неотрицательная величина, называемая расстоянием от А до В . Расстояние АВ равно нулю тогда и только тогда, когда точки А и В совпадают.
Обозначение : АВ ³ 0.
II 2 . Расстояние от А до В равно расстоянию от В до А .
Обозначение : АВ = ВА.
II 3 . Для любых трех точек А , В , С расстояние от А до С не больше суммы расстояний от А до В и от В до С .
Обозначение : АС £ АВ + ВС.
III. Аксиомы порядка
III 1 . Любая точка О прямой р разбивает множество всех отличных от точки О точек прямой р на два непустых множества так, что для любых двух точек А и В , принадлежащим разным множествам, точка О лежит между точками А и В ; если точки А и В принадлежат одному и тому же множеству, то одна из них лежит между другой и точкой О .
III 3 . Если точка С лежит между точками А и В , то точки А , В , С принадлежат одной прямой.
III 4 . Любая прямая р , лежащая в плоскости a , разбивает множество не принадлежащих ей точек этой плоскости на два непустых множества так, что любые две точки, принадлежащие разным множествам, разделены прямой р ; любые две точки, принадлежащие одному и тому же множеству, не разделены прямой р .
IV. Аксиома подвижности плоскости
Если точки А , В , А 1 , В 1 лежат в плоскости a , причем АВ > 0 и АВ = А 1 В 1 , то существует два и только два перемещения этой плоскости, каждое из которых отображает точку А на точку А 1 а точку В на точку В 1 .
V. Аксиома параллельных
Через точку А проходит не более одной прямой, параллельной данной прямой р .
СЛЕДСТВИЯ ИЗ АКСИОМ
Следствие 1 : Через прямую и не принадлежащую ей точку можно провести одну и только одну плоскость.
Дано : М, а, М Ï а
Доказать :
2. .
Доказательство :
1. Выберем на прямой а точки А и В (аксиома I 1 ): А Î а, В Î а.
): a = МАВ.
Так как точки А, В принадлежат плоскости a , то прямая а принадлежит плоскости a (аксиома I 3 ): а Ì a .
Следовательно, существует плоскость a , проходящая через прямую а и не принадлежащую ей точку М: .
2. Плоскость a содержит прямую а и точку М, то есть проходит через точки М, А, В. Через три точки, не принадлежащие одной прямой, проходит единственная плоскость (аксиома I 4 ).
Следствие 2 : Через две пересекающиеся прямые можно провести одну и только одну плоскость.
Дано : а, b, а ´ b
Доказать :
2. .
Доказательство :
1. Обозначим точку пересечения прямых а и b: .
Выберем на прямой а точку А, на прямой b точку В (аксиома I 1 ): А Î а, В Î b.
Через точки М, А, В проходит плоскость a (аксиома I 4 ): a = МАВ.
Так как точки А, М принадлежат плоскости a , то прямая а принадлежит плоскости a (аксиома I 3 ): АМ = а Ì a .
Так как точки В, М принадлежат плоскости a , то прямая b принадлежит плоскости a (аксиома I 3 ): ВМ = b Ì a .
Следовательно, существует плоскость a , проходящая через две пересекающиеся прямые а и b: .
2. Плоскость a содержит прямые а и b, то есть проходит через точки М, А, В. Через три точки, не принадлежащие одной прямой, проходит единственная плоскость (аксиома I 4 ). ): А прямые, по которым пересекаются плоскости АВС и DСВ, АВD и СDА, РDС и АВС.
3. По рисунку назвать:
a) точки, лежащие в плоскостях DСС 1 и ВQС;
b) плоскости, в которых лежит прямая АА 1 ;
c) точки пересечения прямой МК с плоскостью АВD, прямых DК и ВР с плоскостью А 1 В 1 С 1 ;
d) прямые, по которым пересекаются плоскости АА 1 В 1 и АСD, РВ 1 С 1 и АВС;
e) точки пересечения прямых МК и DС, В 1 С 1 и ВР, С 1 М и DС.
3. ВЗАИМНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ДВУХ ПРЯМЫХ В ПРОСТРАНСТВЕ
ПРИЗНАК СКРЕЩИВАЮЩИХСЯ ПРЯМЫХ
Если две параллельные плоскости пересечены третьей, то линии их пересечения параллельны.
Доказательство
Пусть даны параллельные плоскости и и плоскость , которая пересекает плоскости и по прямым а и b соответственно (Рис. 1.).
Прямые а и b лежат в одной плоскости, а именно в плоскости γ. Докажем, что прямые а и b не пересекаются.
Если бы прямые а и b пересекались, то есть имели бы общую точку, то эта общая точка принадлежала бы двум плоскостям и , и , что невозможно, так как они параллельны по условию.
Итак, прямые а и b параллельны, что и требовалось доказать.
3. Свойство 2
Отрезки параллельных прямых, заключенные между параллельными плоскостями, равны.
Доказательство
Пусть даны параллельные плоскости и и параллельные прямые АВ и С D , которые пересекают эти плоскости (Рис. 2.). Докажем, что отрезки АВ и С D равны.
Две параллельные прямые АВ и С D образуют единственную плоскость γ, γ = АВ D С . Плоскость γ пересекает параллельные плоскости и по параллельным прямым (по первому свойству). Значит, прямые АС и В D параллельны.
Прямые АВ и С D также параллельны (по условию). Значит, четырехугольник АВ D С - параллелограмм, так как его противоположные стороны попарно параллельны.
Из свойств параллелограмма следует, что отрезки АВ и С D равны, что и требовалось доказать.
4. Свойство 3
Параллельные плоскости рассекают стороны угла на пропорциональные части.
Доказательство
Пусть нам даны параллельные плоскости и, которые рассекают стороны угла А (Рис. 3.). Нужно доказать, что .
Параллельные плоскости и рассечены плоскостью угла А . Назовем линию пересечения плоскости угла А и плоскости - ВС, а линию пересечения плоскости угла А и плоскости - В1С1 . По первому свойству, линии пересечения ВС и В1С1 параллельны.
Значит, треугольники АВС и АВ1С1 подобны. Получаем:
Свойство доказано.
5. Решение задач
Задача 1.
Параллельные плоскости и пересекают сторону АВ угла ВАС , соответственно, в точках А1 и А2 , а сторону АС этого угла, соответственно, в точках В1 и В2 (Рис. 4.).
а) АА2 и АВ2 , если А1А2 =2А1А =12 см, АВ1 =5 см.
б) А2В2 и АА2 , если А1В1 =18 см. АА1 =24 см, .
Решение:
а) Пусть А1А = k , тогда по условию длина А1А2 =2k =12 см., следовательно, k =6 см. Тогда отрезок АА2 =3k =3∙6=18, т.е. АА2 =18 см.
Две параллельные плоскости и рассечены плоскостью угла ВАС . Из первого свойства следует, что прямые А1В1 и А2В2 параллельны. Значит, треугольники АА2В2 и АА1В1 подобны по двум углам (угол ВАС общий, углыАА1В1 и АА2В2 равны). Из подобия имеем:
см.
Ответ: АА2 = 18 см, АВ2 = 15 см.