Уроки 49–50 · 2 урока · М. А. Мирзаахмедов, Ш. Н. Исмаилов, А. К. Аманов (алгебра и начала анализа), Б. К. Хайдаров (геометрия). Математика, 10 класс, части 1 и 2, 1-е издание. EXTREMUM PRESS, Ташкент, 2017
49
Теорема о трёх перпендикулярах
Учебник, часть 2: с. 128–131
ЦельЗнать теорему о трёх перпендикулярах и обратную ей теорему и угол между прямой и плоскостью и применять их в задачах.
Новые слова
теорема о трёх перпендикулярах · uch perpendikularlar teoremasiпроекция · proyeksiyaугол между прямой и плоскостью · to‘g‘ri chiziq va tekislik orasidagi burchakобратная теорема · teskari teorema
Объяснение
Пусть AB перпендикулярна плоскости α, AC — наклонная, а BC — её проекция. Теорема о трёх перпендикулярах: если прямая c в плоскости α, проходящая через основание C наклонной, перпендикулярна проекции BC, то она перпендикулярна и наклонной AC. Обратная теорема: если c перпендикулярна наклонной, то она перпендикулярна и проекции. Название происходит от трёх перпендикулярностей: AB ⊥ α, c ⊥ BC и c ⊥ AC. Теорему часто применяют для нахождения расстояния от точки до прямой: опустим DA ⊥ плоскость из D, затем из A проведём AO ⊥ l к прямой l в плоскости; тогда DO ⊥ l и DO² = DA² + AO². Угол между прямой и плоскостью — угол между прямой и её проекцией на плоскость; он равен 90° для перпендикуляра и 0° для параллельной прямой.
Примеры
В треугольнике ABC AB = AC = 10 и BC = 12. Высота AO из A на BC делит основание пополам: AO = √(10² − 6²) = 8. DA ⊥ (ABC), DA = 6. По теореме о трёх перпендикулярах DO ⊥ BC; DO = √(6² + 8²) = 10 — расстояние от D до BC.
Какой угол образует диагональ AB₁ куба с плоскостью ABCD? B₁B ⊥ ABCD, а проекция — AB. Треугольник B₁BA прямоугольный равнобедренный (BB₁ = AB), поэтому угол равен 45°.
Работа в классе
Проверьте вертикальность столба или палки с помощью отвеса (лёгкий грузик на нити, держите его низко и осторожно): держите нить рядом с палкой и смотрите с двух разных мест. Обсудите, почему необходимо проверять с двух направлений, не лежащих в одной плоскости.
Упражнения
1
Сформулируйте теорему о трёх перпендикулярах.
Если прямая в плоскости перпендикулярна проекции наклонной, то она перпендикулярна и самой наклонной.
2
DA ⊥ (ABC), DA = 8, а высота из A на BC равна AO = 6. Чему равно расстояние от D до BC?
10
3
Сколько градусов составляет угол между AB₁ и плоскостью ABCD в кубе?
45°
4
Почему угол между прямой, перпендикулярной плоскости, и самой плоскостью считается равным 90°?
Проекция перпендикуляра — точка, поэтому определение теряет смысл; по соглашению он равен 90°, что совпадает с 90°, которые она образует с каждой прямой плоскости.