Отклонение от параллельности осей. Параллельность плоскостей: признак, условие

ТЕКСТОВАЯ РАСШИФРОВКА УРОКА:

Введем понятие параллельных плоскостей

Согласно аксиоме A3, если две плоскости имеют общую точку, то они пересекаются по прямой.

Отсюда следует, что плоскости либо пересекаются по прямой, либо не пересекаются, т. е. не имеют ни одной общей точку.

Определение. Две плоскости называются параллельными, если они не пересекаются.

Если плоскости параллельны, пишут: .

Теорема (признак параллельности плоскостей).

Если две пересекающиеся прямые одной плоскости соответственно параллельны двум пересекающимся прямым другой плоскости, то эти плоскости параллельны.

Доказательство.

Рассмотрим две плоскости: .

В плоскости лежат пересекающиеся прямые a1 и b1, а в плоскости параллельные им пересекающиеся прямые a2и b2.

Докажем, что.

Доказательство. Рассуждаем методом от противного.

Предположим, что плоскости не параллельны. Тогда существует прямая c, по некоторой они пересекаются.

Так как прямая a1 параллельна прямой a2 , лежащей в плоскости, то прямая a1 параллельна плоскости.

Аналогично, прямая b1 параллельна плоскоcти.

Теперь можно воспользоваться свойством прямой, параллельной плоскости.

Так как плоскость проходит через прямую a1, параллельную другой плоскости, и пересекает эту плоскость, то линия пересечения плоскостей c будет параллельна прямой a1, т.е.

Но плоскость проходит и через прямую b1, параллельную плоскости, поэтому.

Таким образом, через точку O1 проходят две прямые a1 и b1 , параллельные прямой c.

Но это невозможно, через O1 может проходить только одна прямая, параллельная с.

Предположив, что мы пришли к противоречию. Следовательно, .

Теорема доказана.

Задача 1. Три отрезка A1A2, B1B2 и C1C2, не лежащие в одной плоскости, имеют общую середину. Докажите, что плоскости A1B1C1 и A2B2C2 параллельны.

Отрезки A1A2, B1B2 и C1C2 не лежат в одной плоскости

O - общая середина отрезков

Доказать: Плоскость A1B1C1 плоскости A2B2C2

В плоскости A1B1C1возьмем пересекающиеся отрезки A1B1 и A1C1 , а в плоскости A2B2C2 - отрезки A2B2 и A2C2. Докажем, что они соответственно параллельны.

Рассмотрим четырехугольник A1B1A2B2.

Так как его диагонали в точке пересечения делятся пополам, то это параллелограмм.

Поэтому A1B1 A2B2

Аналогично из четырехугольника A1C1A2C2 получим, что A1C1 A2C2.

По признаку параллельности плоскостей,

Допуски расположения - это наибольшие допустимые отклонения реального расположения поверхности (профиля), оси, плоскости симметрии от его номинального расположения.

При оценке отклонений расположения отклонения формы (рассматриваемых поверхностей и базовых) должны быть исключены из рассмотрения (Рис 12). При этом реальные поверхности заменяют прилегающими, а за оси, плоскости симметрии принимают оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов.

Допуски параллельности плоскостей - это наибольшая допускаемая разность наибольшего и наименьшего расстояний между прилегающими плоскостями в пределах нормируемого участка.

Для нормирования и измерения допусков и отклонений расположения вводятся базовые поверхности, оси, плоскости и т.д.Это поверхности, плоскости, оси и т.д., которые определяют положение детали при сборке (работе изделия) и относительно которых задаётся положение рассматриваемых элементов. Базовые элементы на чертеже обозначаются знаком ; используются большие буквы русского алфавита. Обозначение баз, разрезов (А-А) не должны дублироваться. Если базой является ось или плоскость симметрии знак ставится на продолжение размерной линии:

Допуск параллельности 0,01мм относительно базовой

поверхности А.

Допуск соосности поверхности в

диаметральном выражении 0,02мм

относительно базовой оси поверхности

В том случае если конструкторская , технологическая (определяющая положение детали при изготовлении) или измерительная (определяющая положение детали при измерении) не совпадают следует выполнить пересчет выполненных измерений.

Измерение отклонений от параллельных плоскостей.

(в двух точках на заданной длине поверхности)

Отклонение определяется как разность показаний головки на заданном интервале друг от друга (головки на «0» выставляются по эталону).

Допуск параллельности оси отверстия относительно базовой плоскости А на длине L.

Рис 14. (Схема замера)

Допуск параллельности осей.

Отклонение от параллельности осей в пространстве - геометрическая сумма отклонений от параллельности проекций осей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Одна из этих плоскостей является общей плоскостью осей (т.е. проходит через одну ось и точку другой оси). Отклонение от параллельности в общей плоскости - отклонение от параллельностипроекций осей на их общую плоскость. Перекос осей - отклонение от проекций осей на плоскость перпендикулярную к общей плоскости осей и проходящую через одну из осей.

Поле допуска - это прямоугольный параллелепипед со сторонами сечения -, боковые грани параллельны базовой оси. Или цилиндр

Рис 15. Схема замера

Допуск параллельности оси отверстия 20H7 относительно оси отверстия 30Н7.

Допуск соосности.

Отклонение от соосности относительно общей оси - это наибольшее расстояние между осью рассматриваемой поверхности вращения и общей осью двух или нескольких поверхностей.

Поле допуска соосности - это область в пространстве, ограниченная цилиндром, диаметр которого равен допуску соосности в диаметральном выражении (Ф = Т ) или удвоенному допуску соосности в радиусном выражении: R=T/2 (рис. 16)

Допуск соосности в радиусном выражении поверхностей и относительно общей оси отверстий А.

Рис 16. Поле допуска соосности и схема замера

(отклонение оси относительно базовой оси А-эксцентриситет); R-радиус первого отверстия (R+e) - расстояние до базовой оси в первом положении замера; (R-e) - расстояние до базовой оси во втором положении после поворота детали или индикатора на 180 градусов.

Индикатор регистрирует разность показаний (R+e)-(R-e)=2e=2 - отклонение от соосности в диаметральном выражении.

Допуск соосности шеек вала в диаметральном выражении 0,02мм (20мкм) относительно общей оси АБ. Валы такого типа устанавливаются (базируются) на опоры качения или скольжения. Базой является ось, проходящая через середины шеек вала (скрытая база).

Рис 17. Схема несоосности шеек вала.

Смещение осей шеек вала приводит к перекосу вала и нарушению эксплуатационных характеристик всего изделия в целом.

Рис 18. Схема замера несоосности шеек вала

Базирование производится на ножевые опоры, которые помещаются в средние сечения шеек валов. При замере отклонение получается в диаметральном выражении D Æ = 2e.

Отклонение от соосности относительно базовой поверхности определяют обычно измерением биения проверяемой поверхности в заданном сечении или крайних сечениях - при вращении детали вокруг базовой поверхности. Результат измерения зависит от некруглости поверхности (которая приблизительно в 4 раза меньше отклонения от соосности).

Рис 19. Схема замера соосности двух отверстий

Точность зависит от точности пригонки оправок к отверстию.

Рис. 20.

Замер зависимого допуска можно производить с помощью калибра (рис. 20).

Допуск соосности поверхности относительно базовой оси поверхности в диаметральном выражении 0,02мм, допуск зависимый.

Допуск симметричности

Допуск симметричности относительно базовой плоскости - наибольшее допускаемое расстояние между рассматриваемой плоскостью симметрии поверхности и базовой плоскостью симметрии.

Рис 21. Допуски симметричности, схемы замера

Допуск симметричности в радиусном выражении 0,01мм относительно базовой плоскости симметрии А (рис. 21б).

Отклонение DR (в радиусном выражении)равно полуразности расстояний А и Б.

В диаметральном выражении DТ = 2e = А-Б.

Допуски соосности и симметричности назначаются на те поверхности, которые отвечают за точную собираемость и функционирование изделия, где не допускается значительных смещений осей и плоскостей симметрии.

Допуск пересечения осей.

Допуск пересечения осей - наибольшее допускаемое расстояние между рассматриваемой и базовой осями. Он определяется для осей, которые при номинальном расположении должны пересекаться. Допуск задается в диаметральном или радиусном выражении (рис. 22а).

Рис 22. а)

Допуск пересечения осей отверстий Æ40H7 и Æ50H7 в радиусном выражении 0,02мм (20мкм).

Рис 22. б, в Схема замера отклонения пересечения осей

Оправка помещается в 1 отверстие, замеряется R1 - высота (радиус) над осью .

Оправка помещается в 2 отверстие, замеряется R2 .

Результат замера DR = R1 - R2 получается в радиусном выражении, если радиусы отверстий отличаются, для замера отклонения расположения нужно вычесть действительные значения размеров и (или учесть размеры оправок. Оправка пригоняется по отверстию, контактируют по посадке )

DR = R1 - R2 - ( - ) - отклонение получается в радиусном выражении

Допуск пересечения осей назначается на детали, где несоблюдение этого требования приводит к нарушению эксплуатационных характеристик, например: корпус конического редуктора.

Допуск перпендикулярности

Допуск перпендикулярности поверхности относительно базовой поверхности.

Допуск перпендикулярности боковой поверхности 0,02мм относительно базовой плоскости А. Отклонение перпендикулярности - это отклонение угла между плоскостями от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах D на длине нормируемого участка L .

Рис 23. Схема замера отклонения перпендикулярности

Замер можно проводить несколькими индикаторами выставленными на «0» по эталону.

Допуск перпендикулярности оси отверстия относительно поверхности в диаметральном выражении 0,01 мм на радиусе замера R = 40 мм.

Рис 24. Схема замера отклонения перпендикулярности оси

Допуск перпендикулярности назначается на поверхности, определяющей функционирование изделия. Например: для обеспечения равномерного зазора или плотного прилегания по торцам изделия, перпендикулярности осей и плоскости технологических приспособлений, перпендикулярности направляющих и т.д.

Допуск наклона

Отклонение наклона плоскости - отклонение угла между плоскостью и базой от номинального угла a, выраженное в линейных единицах D на длине нормируемого участка L.

Для замера отклонения используют шаблоны, приспособления.

Позиционный допуск

Позиционный допуск - это наибольшее допускаемое отклонение реального расположения элемента, оси, плоскости симметрии от его номинального положения

Контроль может осуществляться через контроль его отдельных элементов, с помощью измерительных машин, при - калибрами.

Позиционный допуск назначается на расположение центров отверстий под крепежные изделия, сфер шатунов и т.д.

Суммарные допуски формы и расположения

Суммарный допуск плоскостности и параллельности

Назначается на плоские поверхности, определяющие положение детали (базирующие) и обеспечивающие плотное прилегание (герметичность).

Суммарный допуск плоскостности и перпендикулярности.

Назначается на плоские боковые поверхности, определяющие положение детали (базирующие) и обеспечивающие плотное прилегание.

Допуск радиального биения

Допуск радиального биения - это наибольшая допускаемая разность наибольшего и наименьшего расстояний от всех точек реальной поверхности вращения до базовой оси в сечении перпендикулярном базовой оси.

Допуск полного радиального биения.

Рис 26.

Допуск полного радиального биения в пределах нормируемого участка.

радиальное биение является суммой отклонений от круглости и соосности в диаметральном выражении, - суммой отклонений от цилиндричности и соосности.

Допуск радиального и полного радиального биения назначаются на ответственные вращающиеся поверхности, где доминирует требование по соосности деталей, отдельный контроль допусков формы не требуется.Например: выходные концы валов, контактирующие с полумуфтами, участки валов под уплотнения, участки валов, контактирующих по неподвижным посадкам с зазором.

Допуск торцевого биения

Допуск торцевого биения - это наибольшая допускаемая разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек на какой-либо окружности торцевой поверхности до плоскости перпендикулярной базовой оси. Отклонение складывается из

отклонений от перпендикулярности и прямолинейности (колебания поверхности окружности).

Допуск полного торцевого биения

Допуск полного торцевого биения - этот наибольшая допустимая разность наибольших и наименьших расстояний от точек всей торцевой поверхности до плоскости перпендикулярной базовой оси.

Допуски торцевого биения задаются на поверхности вращающихся деталей, требующих минимального биения и воздействия на соприкасающиеся с ними детали; например: упорные поверхности для подшипников качения, скольжения, зубчатых колес.

Допуск формы заданного профиля, заданной поверхности

Допуск формы заданного профиля , допуск формы заданной поверхности - это наибольшие отклонения профиля или формы реальной поверхности от прилегающего профиля и поверхности, заданных чертежом.

Допуски задаются на деталях, имеющих криволинейные поверхности типа кулачков, шаблонов; бочкообразные профили и т.д.

Нормирование допусков формы и расположения

Может осуществляться:

· по уровням относительной геометрической точности;

· исходя из худших условий сборки или эксплуатации;

· по результатам расчета размерных цепей.

Уровни относительной геометрической точности.

Согласно ГОСТ 24643-81 для каждого вида допуска формы и расположения установлено 16 степеней точности. Числовые значения допусков при переходе от одной степени точности к другой изменяются с коэффициентом возрастания 1,6.

В зависимости от соотношения между допуском размера и допуском формы и расположения различают 3 уровня относительной геометрической точности:

A - нормальной: задается 60% от допуска T

B - повышенной - задается 40%

С - высокий - 25%

Для цилиндрических поверхностей:

По уровню A » 30% от T

По уровню B » 20% от T

По уровню С » 12,5% от T

Так как допуск формы цилиндрической поверхности ограничивает отклонение радиуса, не всего диаметра.

Например: Æ 45 +0,062 по A:

На чертежах допуск допуска формы и расположения указывают тогда, когда они должны быть меньше допусков размера.

Если же указания нет, то они ограничиваются допуском самого размера.

Обозначения на чертежах

Допуски формы и расположения указываются в прямоугольных рамках; в первой части которой - условный знак, во второй - числовое значения в мм; для допусков расположения, в третьей части указывается база.

Направление стрелки - по нормали к поверхности. Длина замера указывается через знак дроби «/». Если она не указана контроль осуществляется по всей поверхности.

Для допусков расположения, определяющих взаимные расположения поверхностей допускается базовую поверхность не указывать:

Допускается базовую поверхность, ось, указывать без обозначения буквой:

Перед числовым значением допуска следует указывать символ T, Æ, R,сфера,

если поле допуска дано в диаметральном выражении и радиусном, сферой Æ, R применятся для ; (оси отверстия); .

Если знак не указан - допуск задан в диаметральном выражении.

Для допуска симметричности используют знаки T (вместо Æ) или (вместо R).

Зависимый допуск, указывается знаком .

После значения допуска может быть указан символ , а на детали этим символом обозначают участок, относительно которого определяется отклонение.

Нормирование допусков формы и расположения из худших условий сборки .

Рассмотрим деталь, контактирующую одновременно по нескольким поверхностям - шток.

В том случае, если между осями всех трех поверхностей будет большая несоосность, сборка изделия будет затруднена. Возьмем худший для сборки вариант - минимальный зазор в соединении .

Примем за базовую ось- ось соединения .

Тогда смещение оси .

В диаметральном выражении это 0,025мм.

Если базой является ось центровых отверстий, то исходя из аналогичных соображений.

Пример 2.

Рассмотрим ступенчатый вал, контактирующий по двум поверхностям, одна из которых рабочая , ко второй предъявляются только требования собираемости .

Для худших условий сборки деталей: и .

Предположим, что детали втулка и вал идеально соосны: При наличии зазоров и идеально соосных деталей зазоры распределяются равномерно по обе стороны и .

По рисунку видно, что детали соберутся даже, если оси ступеней будут смещены друг относительно друга на величину .

При и , т.е. допустимое смещение осей в радиусном выражении. = e = 0.625мм, или = 2е = 0,125мм - в диаметральном выражении.

Пример 3.

Рассмотрим болтовое соединение деталей, когда образуются зазоры между каждой из соединяемых деталей и болтом (тип А), при этом зазоры расположены в противоположные стороны. Ось отверстия в 1 детали смещена от оси болта на влево, а ось детали 2 на вправо.

Отверстия под крепёжные детали выполняются с полями допусков Н12 или Н14 по ГОСТ 11284-75. Например, под М10 можно использовать отверстия (для точных соединений) и мм (для неответственных соединений). При линейный зазор Смещение осей в диаметральном выражении величина позиционного допуска = 0,5мм, т.е. равна т.к. =.

Пример 4.

Рассмотрим винтовое соединение деталей, когда зазор образуется только между одной из деталей и винтом: (тип Б)

В практике вводят коэффициенты запаса точности: к

Где к = 0,8…1, если сборка осуществляется без регулировки положения деталей;

к = 0,6…0,8 (для шпилек к=0,4)- при регулировке.

Пример 5.

Контактируют две плоские прецизионные торцевые поверхности, S=0.005мм. Требуется пронормировать допуск плоскостности. При наличии торцевых зазоров вследствие неплоскостности (наклоны деталей выбраны с помощью пружин) возникают утечки рабочей жидкости или газа, что снижает объемный КПД машин.

Величину отклонения для каждой из деталей определяем как половину =. Можно округлить до целых величин =0,003мм, т.к. вероятность худших сочетаний довольно незначительна.

Нормирование допусков расположения из расчета размерных цепей.

Пример 6.

Требуется пронормировать допуск соосности установочной оси 1 технологического приспособления, для которого задан допуск всего приспособления = 0,01.

Примечание: допуск всего приспособления не должен превышать 0,3…0,5 допуска изделия.

Рассмотрим факторы, влияющие на соосность всего приспособления в целом:

Несоосность поверхностей детали 1;

Максимальный зазор в соединении деталей 1 и 2;

Несоосность отверстия во 2 детали и базовой (крепление в станок) поверхностью .

Т.к. цепь размеров малозвенная (3 звена) используется для расчёта метод полной взаимозаменяемости; по которому допуск замыкающего звена равняется сумме допусков составляющих звеньев.

Допуск соосности всего приспособления равняется

Для исключения влияния при соединении 1 и 2 деталей следует взять переходную посадку или с натягом.

Если принять , то

Величина достигается на операции тонкой шлифовки. Если приспособление имеет небольшие габариты, то можно обеспечить обработкой в сборе.

Пример 7.

Постановка размеров лесенкой и цепочкой для отверстий под крепежные детали.

Если размеры вытянуты под одну линию - выполнена простановка цепочкой.

.

TL D 1 = TL 1 + TL 2

TL D 2 = TL 2 + TL 3

TL D 3 = TL 3 + TL 4 , т.е.

На точность замыкающего звена всегда влияют только 2 звена.

Если TL 1 = TL 2 =

Для нашего примера TL 1 = TL 2 = 0,5 (±0,25мм)

Такая простановка позволяет увеличивать допуски составляющих звеньев, снижать трудоемкость обработки.

Пример 9.

Расчет величины зависимого допуска.

Если для примера 2 указаны , то это означает, что допуск соосности 0,125мм, определенный для худших условий сборки может быть увеличен, если зазоры, образующиеся в соединении больше минимальных.

Например, при изготовлении детали получились размеры -39,95мм;- 59,85мм, возникают дополнительные зазоры S доп1 = d 1max - d 1изг = 39,975 - 39,95 = 0,025мм, и S доп2 = d 2max - d 2изг = 59,9 - 59,85 = 0,05мм, оси дополнительно могут быть смещены друг относительно друга на e доп =e 1доп +e 2доп =(в диаметральном выражении на S 1доп + S 2доп = 0,075мм).

Несоосность в диаметральном выражении с учетом дополнительных зазоров будет равняться: = 0,125 + S доп1 + S доп2 = 0,125 + 0,075 = 0,2мм.

Пример 10.

Требуется определить зависимый допуск соосности для детали втулки.

Условное обозначение: допуск соосности отверстия Æ40H7 относительно базовой оси Æ60p6, допуск зависимый только от размеров отверстия.

Примечание: зависимостьуказывается только на те поверхности, где образуются дополнительные зазоры в посадках, для поверхностей, соединяемых по посадкам с натягом или переходным - дополнительные уводы осей исключены.

При изготовлении получились размеры: Æ40,02 и Æ60,04

Т зав = 0,025 + S 1доп = 0,025 + (D изг1 - D min1) =0,025 + (40,02 - 40) = 0,045мм (в диаметральном выражении)

Пример 11.

Определить величину межцентрового расстояния для детали, если размеры отверстий после изготовления равны: D 1изг = 10,55мм; D 2изг = 10,6мм.

Для первого отверстия

Т зав1 = 0,5 + (D 1изг - D 1min) = 0,5 + (10,55 - 10,5) = 0,55мм или ±0,275мм

Для второго отверстия

Т зав2 = 0,5 + (D 2изг - D 2min) = 0,5 + (10,6 - 10,5) = 0,6мм или ±0,3мм

Отклонения на межцентровом расстоянии.

Две плоскости в пространстве могут быть параллельными или могут пересекаться, как показано в следующей таблице.

Две пересекающиеся плоскости

Определение: Две плоскости называют пересекающимися , если они не совпадают , и у них есть общие точки . В случае, когда две плоскости пересекаются, пересечением этих плоскостей является прямая линия .

Две параллельные плоскости

Определение: Две плоскости называют параллельными , если они не имеют общих точек .

Признаки параллельности двух плоскостей

Первый признак параллельности двух плоскостей . Если две пересекающиеся прямые пересекающиеся прямые , лежащие в одной плоскости, соответственно параллельны параллельны двум прямым, лежащим в другой плоскости, то такие плоскости параллельны.

Доказательство . Рассмотрим рисунок 1, на котором изображены плоскости α и β

Прямые a и b лежат в плоскости α и пересекаются в точке K . Прямые c и d лежат в плоскости β и параллельны прямым a и b соответственно.

Будем доказывать первый признак параллельности двух плоскостей методом «от противного». Для этого предположим, что плоскости α и β не параллельны. Следовательно, плоскости α и β должны пересекаться, причём пересекаться по некоторой прямой. Обозначим прямую линию, по которой пересекаются плоскости α и β буквой l (рис.2) и воспользуемся признаком параллельности прямой и плоскости .

Плоскость α проходит через прямую a , параллельную прямой c , и пересекает плоскость β по прямой l . Отсюда, в силу , заключаем, что прямые a и l параллельны. В то же время плоскость α проходит через прямую b , параллельную прямой d , и пересекает плоскость β по прямой l . Отсюда, в силу признака параллельности прямой и плоскости , заключаем, что прямые b и l параллельны. Таким образом, мы получили, что на плоскости α через точку K проходят две прямые, а именно, прямые a и b , которые параллельны прямой l . Полученное противоречие с аксиомой о параллельных прямых даёт возможность утверждать, что предположение о том, что плоскости α и β пересекаются, является неверным. Доказательство первого признака параллельности двух плоскостей завершено.

Второй признак параллельности двух плоскостей . Если две пересекающиеся прямые, лежащие в одной плоскости, параллельны другой плоскости, то такие плоскости параллельны.

Доказательство . Рассмотрим рисунок 3, на котором изображены плоскости α и β .

На этом рисунке также изображены прямые a и b , которые лежат в плоскости α и пересекаются в точке K. По условию каждая из прямых a и b параллельна плоскости β . Требуется доказать, что плоскости α и β параллельны.

Доказательство этого утверждения аналогично доказательству первого признака параллельности двух плоскостей, и мы его оставляем читателю в качестве полезного упражнения.

На нашем сайте можно также ознакомиться с разработанными преподавателями учебного центра «Резольвента» учебными материалами для подготовки к ЕГЭ по математике .

индивидуальные занятия с репетиторами по математике и русскому языку

Ðассматривается отношение параллельности плоскостей, его свойства и применения.

Наглядное представление о расположении двух

Плоскостей дает моделирование с помощью плоскостей поверхностей смежных стен, потолка и пола комнаты, двухъярусных кроватей, двух скрепленных листов бу-

маги и т. п. (рис. 242–244).

Хотя существует бесконечное множество вариантов взаимного расположения различных плоскостей, для установления и характеристики которых в последующем будут применены измерения углов и расстояний, мы сначала остановимся на таких, где в основу классификации (как и прямых с плоскостями) положено количество их общих точек.

1. Две плоскости имеют не менее трёх общих точек, не лежащих на одной прямой. Такие плоскости совпадают (аксиома С 2 , §7).

2. Общие точки двух плоскостей расположены на одной прямой, являющейся линией пересеченияэтихплоскостей(аксиомаС 3 ,§7). Такие плоскости пересекаются.

3. Две плоскости не имеют общих точек.

В этом случае их называют параллельны-

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

Параллельность плоскостей обозначается знаком ||: α || β.

Как всегда, при введении геометрических понятий возника-

ет проблема их существования. Существование пересекающих-

ся плоскостей является характерным признаком пространства,

и этим мы уже многократно пользовались. Менее очевидным яв-

ляется существование параллельных плоскостей. Нет никакого

сомнения в том, что, например, плоскости противоположных гра-

ней куба параллельны, то есть не пересекаются. Но непосредс-

твенно, по определению, это установить невозможно. Для реше-

ния поставленного вопроса, а также других вопросов, связанных с

параллельностью плоскостей, необходимо иметь признак параллельности.

Для поиска признака целесообразно рассматривать плоскость,

«сотканную» из прямых. Очевидно, что каждая прямая одной из

параллельных плоскостей должна быть параллельна другой.

В противном случае плоскости будут иметь общую точку. Доста-

точно ли параллельности плоскости β одной прямой плоскости α

для того, чтобы плоскости α и β были параллельными? Безуслов-

но, нет (обоснуйте это!). Практический опыт свидетельствует, что

двух таких пересекающихся прямых достаточно. Чтобы закрепить

на мачте параллельную земле площадку, достаточно положить ее

на две прикрепленные к мачте балки, параллель-
ные земле (рис. 245). Можно привести еще много
примеров применения этого приема обеспечения
параллельности плоских поверхностей реальных
объектов (попробуйте это сделать!).
Приведенные рассуждения позволяют сформу-
лировать следующее утверждение.
		(признак параллельности плоскостей).
		пересекающиеся прямые одной плоско-

сти параллельны второй плоскости, то эти плоскости параллельны.

 Пусть пересекающиеся прямые а и b плоскости α параллельны плоскости β. Докажем, что плоскости α и β параллельны методом от противного. Для этого допустим, что плоскости α и β пересекаются по прямой

т (рис. 246). Прямые а и b пересекать прямую т не могут по условию. Однако тогда в плоскости α через одну точку проведены две прямые, не пересекающиеся с прямой т, то есть параллельные ей. Это противоречие

и завершает доказательство теоремы.

Признаком параллельности плоскостей пользуются при горизонтальном размещении плоских конструкций (бетонных плит, пола, диска угломерных приборов и т. п.) с помощью двух уровней, размещенных в плоскости конструкции на пересекающихся прямых. На основании этого признака можно выполнить построение плоскости, параллельной данной.

Задача 1. Через точку, лежащую вне данной плоскости, провести плоскость, параллельную данной.

 Пусть даны плоскость β и точка М вне плоскости (рис. 247, а). Проведем через точку М две пересекающиеся прямые а и b , параллельные плоскости β. Для этого нужно взять в плоскости β две пересекающиеся прямые с и d (рис. 247, б). Потом через точку М провести прямые а и b , параллельные прямым с и d соответствен-

но (рис. 247, в).

Пересекающиеся прямые а и b параллельны плоскости β, по признаку параллельности прямой и плоскости (теорема 1 §11). Они определяют однозначно плоскость α. Согласно доказанному признаку, α || β.

Пример 1. Дан куб ABCDA 1 B 1 C 1 D 1 , точки М , N , Р – середины ребер ВС , В 1 С 1 , А 1 D 1 соответственно. Установить взаимное расположение плоскостей: 1) АВВ 1 и PNM ; 2) NMA и A 1 C 1 C ; 3) A 1 NM

и РC 1 C ; 4) МAD 1 и DB 1 C.

 1) Плоскости ABB 1 и РNM (рис. 248) параллельны, по признаку параллельности плоскостей (теорема 1). Действительно, прямые РN и NM пересекаются и параллельны плоскости ABB 1 , по признаку параллельности прямой и плоскости (теорема 1 §11), ведь отрезки РN и NM соединяют середины противоположных сторон квадратов, поэтому они параллельны сторонам квадратов:

РN || A 1 B 1 , NM || В 1 B.

2) Плоскости NMA и A 1 C 1 C пересекаются по прямой AA 1 (рис. 249). Действительно, прямые AA 1 и СC 1 параллельны, по признаку параллельности прямых (AA 1 || ВB 1 , ВB 1 || СC 1 ). Поэтому прямая AA 1 лежит в плоскости A 1 C 1 C . Аналогично обосновывается принадлежность прямой AA 1 плоскости NMA .

3) Плоскости A 1 NM и РC 1 C (рис. 250) параллельны, по признаку параллельности плоскостей. Действительно, NM || С 1 C . Поэтому прямая NM параллельна плоскости РC 1 C. Отрезки РC 1 и A 1 N также параллельны, поскольку четырехугольник РC 1 NA 1 – параллелограмм (А 1 P || NC 1 , A 1 P = NC 1 ). Таким образом, прямая A 1 N параллельна плоскости РC 1 C. Прямые A 1 N и NM пересекаются.

4) Плоскости MAD 1 и DB 1 C пересекаются (рис. 251). Хотя линию их пересечения построить непросто, но указать одну точку этой линии нетрудно. Действительно, прямые A 1 D и В 1 C - параллельны, поскольку четырехугольник A 1 B 1 CD – параллелограмм (A 1 B 1 = AВ = СD , A 1 B 1 || AВ , AВ || СD ). Поэтому прямая A 1 D принадлежит плоскости DB 1 C. Прямые A 1 D и AD 1 пересекаются в точке, общей для плоскостей MAD 1 , и DB 1 C.

		Приведенный признак параллельности плоскостей
		иногда удобнее использовать в несколько другой
	1′ (признак параллельности плоскостей).

Если две пересекающиеся прямые одной плоскости соответственно параллельны двум прямым другой плоскости, то эти плоскости параллельны.

Пользуясь признаком параллельности прямой и плоскости (теорема 1 §11), нетрудно установить, что из условия теоремы 1′ вытекает условие теоремы 1. Применение теоремы, обратной признаку параллельности прямой и плоскости (теорема 2 §11) завершает обоснование эквивалентности условий теорем 1 и 1′.

Естественно возникает вопрос об однозначности приведенного в задаче 1 построения. Поскольку нам придется не раз воспользоваться этим свойством, то выделим его как отдельную теорему. Однако сначала рассмотрим другое утверждение.

Теорема 2 (о пересечении двух параллельных плоскостей третьей).

Если две параллельные плоскости пересекаются третьей плоскостью, то линии пересечения плоскостей параллельны.

 Пусть даны параллельные плоскости α, β и плоскость γ, их пересекающая (рис. 252). Обозначим линии пересечения

через а и b. Эти прямые лежат в плоскости γ и не пересекаются, поскольку плоскости α и β не имеют общих точек. Поэтому пря-

мые а и b - параллельны.

Теорема 3 (о существовании и единственности плоскости, параллельной данной).

Через точку, расположенную вне данной плоскости, можно провести единственную плоскость, параллельную данной.

 Построение такой плоскости выполнено в задаче 1. Однозначность построения докажем методом от противного. Допустим, что через точку М проведены две различные плоскости α и γ, па-

раллельные плоскости β (рис. 253), и прямая т - линия их пересечения. Проведем через точку М плоскость δ, пересекающуюся с прямой

т и плоскостью β (как это можно сделать?). Обозначим через а и b

линии пересечения плоскости δ с плоскостями α и γ, а через с - линию пересечения плоскостей δ и β (рис. 253). Согласно теореме 2, а || с

и b || с. То есть в плоскости δ через

точку М проходят две прямые, параллельные прямой с. Противоречие свидетельствует о неверности предположения.

Отношение параллельности плоскостей обладает рядом свойств, имеющих аналоги в планиметрии.

Теорема 4 (об отрезках параллельных прямых между параллельными плоскостями).

Отрезки параллельных прямых, отсекаемые параллельными плоскостями, равны между собой.

 Пусть даны две параллельные плоскости α и β и отрезки АВ

и СD параллельных прямых a и d , отсекаемые этими плоскостями (рис. 254, а). Проведем через прямые a и d плоскость γ (рис. 254, б). Она пересекает плоскости α и β по прямым АС и BD, которые, согласно теореме 2, параллельны. Поэтому четырехугольник АBСD - параллелограмм, его противоположные стороны АС и BD равны.

Из приведенного свойства вытекает, что если от всех точек плоскости отложить

по одну сторону от плоскости параллельные отрезки одинаковой длины, то концы этих отрезков образуют две параллельные плоскости. Именно на этом свойстве основано построение параллелепипеда с помощью отложения отрезков (рис. 255).

Теорема 5 (о транзитивности отношения параллельности плоскостей).

Если каждая из двух плоскостей параллельна третьей, то данные две плоскости параллельны между собой.

 Пусть плоскости α и β параллельны плоскости γ. Допустим, что

α и β не параллельны. Тогда плоскости α и β имеют общую точку, и через эту точку проходят две различные плоскости, параллельные плоскости γ, что противоречит теореме 3. Поэтому плоскости α и β не имеют общих точек, то есть они параллельны.

Теорема 5 является еще одним признаком параллельности плоскостей. Она широко применяется как в геометрии, так и в практической деятельности. Например, в многоэтажном здании параллельность плоскостей пола и потолка на каждом этаже гарантирует их параллельность и на разных этажах.

Задача 2. Доказать, что если прямая а пересекает плоскость α, то она пересекает также каждую плоскость, параллельную плоскости α.

 Пусть плоскости α и β параллельны, а прямая а пересекает плоскость α в точке А . Докажем, что она пересекает и плоскость

β. Допустим, что это не так. Тогда прямая а параллельна плоскости β. Проведем плоскость γ через прямую а и произвольную точку плоскости β (рис. 256).

Эта плоскость пересекает параллельные плоскости α и β по прямым b и с . Со-

гласно теореме 2, b || с, то есть в плоскости γ через точку А проходят две прямые а и b, параллельные прямой с . Это противоречие и доказывает утверждение.

Попробуйте доказать самостоятельно, что если плоскость α пересекает плоскость β, то она пересекает также каждую плоскость, параллельную плоскости β.

Пример 2. В тетраэдре АBCD точки K , F, Е - середины ребер DA, DС, DВ, а М и Р - центры масс граней АВD и ВСD соответственно.

1) Установить взаимное расположение плоскостей KEF и ABC ;

DEF и ABC.

2) Построить линию пересечения плоскостей AFB и KEC.

3) Найти площадь сечения тетраэдра плоскостью, параллельной плоскости АВD и проходящей через точку Р , если все рёбра тетраэдра равны а.

 Построим рисунок, соответствующий условию (рис. 257, а). 1) Плоскости KEF и ABC параллельны, по признаку параллельности плоскостей (теорема 1’): пересекающиеся прямые KE и KF плоскости KEF параллельны пересекающимся прямым AB и AC плоскости ABC (на них лежат средние линии соответствую-

щих треугольников).

Плоскости DEF и ABC пересекаются по прямой BC , так как прямая BC принадлежит обеим плоскостям, а совпадать они не могут - точки А , В , С , D не лежат в одной плоскости.

2) Плоскость AFB пересекается с плоскостью KEC по прямой, содержащей точку Р , так как прямые СЕ и BF , лежащие в этих плоскостях, находятся в плоскости BCD и пересекаются в точке Р . Другой точкой является точка пересечения Q прямых AF и CK в плоскости ACD (рис. 257, б). Очевидно, что эта точка является центром масс грани ACD. Искомым пересечением является прямая PQ.

3) Построим сечение, указанное в условии, пользуясь признаком параллельности плоскостей. Проведем через точки P и Q прямые, параллельные прямым DB и DA соответственно (рис. 257, в). Эти прямые пересекают отрезок CD в точке L. Последнее вытекает из свойства центра масс треугольника - он делит медианы треугольника в отношении 2: 1, считая от вершины. Осталось применить теорему Фалеса. Таким образом, плоскости PLQ и BDA параллельны. Искомым сечением является треугольник LSN.

По построению, треугольники BCD и SCL подобны с коэффициентом подобия CE CP = 3 2 . Поэтому LS = 3 2 BD . Аналогично уста-

навливаются равенства: LN = 3 2 AD , NS = 3 2 AB . Отсюда вытекает, что треугольники LSN и ABD подобны с коэффициентом подобия 3 2 . По свойствам площадей подобных треугольников,

S LNS = 4 9 S ABD . Осталось найти площадь треугольника ABD. По-

скольку, по условию, все рёбра тетраэдра равны а , то S ABD = 4 3 a 2 .

Искомая площадь равна 3 1 3 a 2 .

Уместно обратить внимание на то, что ответ зависит лишь от площади грани ABD. Поэтому равенство всех рёбер является лишь средством найти эту площадь. Таким образом, данную задачу можно существенно обобщить.

Ответ. 1) KEF || ABC ; 3) 3 1 3 a 2 .

 Контрольные вопросы

1. Верно ли, что две плоскости параллельны, если каждая прямая, лежащая в одной плоскости, параллельна другой плоскости?

2. Плоскости α и β параллельны. Существуют ли скрещивающиеся прямые, лежащие в этих плоскостях?

3. Две стороны треугольника параллельны некоторой плоскости. Параллельна ли этой плоскости третья сторона треугольника?

4. Две стороны параллелограмма параллельны некоторой плоскости. Верно ли, что плоскость параллелограмма параллельна данной плоскости?

5. Могут ли быть неравными отрезки двух прямых, отсекаемые параллельными плоскостями?

6. Может ли сечением куба быть равнобокая трапеция? Может ли сечением куба быть правильный пятиугольник? Верно ли, что две плоскости, параллельные одной и той же прямой, параллельны между собой?

Линии пересечения плоскостей α и β плоскостью γ параллельны между собой. Параллельны ли плоскости α и β?

Могут ли три грани куба быть параллельными одной плоскости?

Графические упражнения

1. На рис.258 изображен куб ABCDA 1 B 1 C 1 D 1 , точки М , N , K , L , Р - середины соответствующих рёбер. Заполните по приведенному образцу таблицу, выбрав необходимое расположение плоскостей α и β.

Взаимное

расположение

α || β α = β

α × β α || β α = β

A1 B1 C1			D 1 KP
и ADC	и BB1 D	и MNP	и BMN
	B 1 KP	A1 DC1	A1 C1 C
и PLN	и DMN	и AB1 C	и MKP

2. На рис. 259 изображен тетраэдр ABCD, точки K , F, M , N , Q - середины соответствующих рёбер. Укажите:

1) плоскость, проходящую через точку K параллельно плоскости ABC;

2) плоскость, проходящую через прямую BD параллельно плоскости MNQ.

3. Определите, чем является сечение фигуры плоскостью, проходящей через данные три точки, изображенные на рисун-

ках 260, а)–д) и 261, а)–г).

4. Постройте рисунок по приведенным данным.

1) Из вершин параллелограмма ABCD, лежащего в одной из двух параллельных плоскостей, проведены параллельные прямые, пересекающие вторую плоскость соответственно в точках A 1 , B 1 , C 1 , D 1 .

2) Треугольник A 1 B 1 C 1 является проекцией треугольника ABC на параллельную ему плоскость α. Точка М - середина ВС , М 1 - проекция точки М на плоскость α.

207. В кубе ABCDA 1 B 1 C 1 D 1 точки О , О 1 - центры граней ABCD и A 1 B 1 C 1 D 1 соответственно, М - середина ребра АВ .

1°) Определите взаимное расположение плоскостей МО 1 О

и ADD 1 , ABD 1 и СО 1 С 1 .

2°) Постройте точку пересечения плоскости DCC 1 и прямой МО 1 и линию пересечения плоскостей МСС 1 и A 1 D 1 C 1 .

3) Найдите площадь сечения куба плоскостью, параллельной плоскости AD 1 C 1 и проходящей через точку О 1 , если ребро куба равно а.

208. В тетраэдре ABCD точки K , L , Р - центры масс граней ABD , BDC , ABC соответственно, а М - середина ребра AD .

1°) Определите взаимное расположение плоскостей ACD

и KLP ; МLK и ABC .

2°) Постройте точку пересечения плоскости ABC и прямой МL и линию пересечения плоскостей МKL и ABC.

3) Найдите площадь сечения тетраэдра плоскостью, проходящей через точки K , L и М параллельно прямой AD, если все рёбра тетраэдра равны а.

209. Дан куб ABCDA 1 B 1 C 1 D 1 . Точки L, M, M 1 - середины рёбер AB, AD и A 1 D 1 соответственно.

1°) Определите взаимное расположение плоскостей B 1 D 1 D

и LMM1 .

2) Постройте плоскость, проходящую через точку М параллельно плоскости ACC 1 .

3) Постройте сечение куба плоскостью, проходящей через точку M 1 параллельно плоскости CDD 1 .

4) Определите взаимное расположение плоскостей МА 1 В 1

и CDМ1 .

5) Постройте плоскость, проходящую через прямую C 1 D 1 параллельно плоскости CDM 1 .

210. В правильной четырехугольной пирамиде SABCD все рёбра равны между собой. Точки L , M и N - середины рёбер AS , BS , CS соответственно.

1°) Определите взаимное расположение: прямых LM и BC ; прямой LN и плоскости ABD; плоскостей LMN и BDC .

2°) Докажите, что треугольники ABC и LMN подобны.

3) Постройте сечение пирамиды плоскостью AMN ; плоскостью LMN; плоскостью LBC .

4*) Какое из сечений пирамиды, проходящих через вершину S , имеет наибольшую площадь?

Параллельность прямых и плоскостей

В тетраэдре SABC все грани - правильные треугольники. Точки L, M и N - середины рёбер AS, BS, CS соответственно. 1°) Определите взаимное расположение прямых LM и ВС. 2°) Определите взаимное расположение прямой LN и плоскости АВС.

3) Докажите, что треугольники LMN и AВС подобны.

Из вершин параллелограмма ABCD, лежащего в одной из
двух параллельных плоскостей, проведены попарно парал-
лельные прямые, пересекающие вторую плоскость соответс-
твенно в точках A 1 , В 1 , C 1 , D 1 .
1°) Докажите, что четырехугольник A 1 B 1 C 1 D 1 – параллело-
2°) Докажите, что параллелограммы ABCD и A 1 B 1 C 1 D 1
равны между собой.
3°) Определите взаимное расположение плоскостей АВВ 1
и DD1 C1 .
4) Проведите через середину отрезка АА 1 плоскость так,
чтобы она пересекала данные прямые в точках, являющих-
ся вершинами параллелограмма, равного параллелограм-
му ABCD.
Даны две параллельные плоскости и точка О , не принадле-
жащая ни одной из этих плоскостей и не лежащая между
ними. Из точки О		проведены три луча, пересекающие плос-
кости соответственно в точках A , B, C и A 1 , B 1 , C 1 ине лежа-
щие в одной плоскости.
1°) Определите взаимное расположение данных плоскостей
иплоскости,проходящейчерезсерединыотрезковAA 1 ,BB 1 ,CC 1 .
2) Найдите периметр треугольника A 1 B 1 C 1 , если OA = m,
AA 1 = n, AB = c, AC = b, BC = а.
Треугольник А 1 В 1 С 1 является проекцией треугольника АВС
на параллельную ему плоскость α. Точка M - середина сто-
роны ВС ; М 1 - проекция точки М			на плоскость α. Точка N
делит сторону АВ		в отношении 1:2.	плоскости M 1 MN и пря-
1) Постройте точку пересечения N 1
мой А 1 В 1 .
2) Определите форму четырехугольника M 1 N 1 NM.
	M лежит вне плоскости трапеции ABCB с основания-
ми AD	и BC. Постройте линию пересечения плоскостей:
1°) ABM и CDM ;		2) CBM и ADM.

Постройте сечение куба, являющееся: 1°) равносторонним треугольником; 2) пятиугольником.

217. Постройте сечение тетраэдра, являющееся параллелограммом.

218°. Докажите, что противоположные грани параллелепипеда параллельны.

219. Докажите, что множество всех прямых, проходящих через данную точку и параллельных данной плоскости, образует плоскость, параллельную данной.

220. Даны четыре точки A , B , C , D , не лежащие в одной плоскости. Докажите, что каждая плоскость, параллельная прямым AB и CD, пересекает прямые AC, AD, BD, BC в вершинах параллелограмма.

221. Докажите, что плоскость и прямая, не принадлежащая этой плоскости, параллельны между собой, если обе они параллельны одной и той же плоскости.

222. Через точку О пересечения диагоналей куба ABCDA 1 B 1 C 1 D 1 проведена плоскость параллельно грани ABCD. Эта плоскость пересекает рёбра BB 1 и CC 1 в точках M и N соответственно. Докажите, что угол MON - прямой.

223. Докажите, что две плоскости параллельны между собой тогда и только тогда, когда каждая прямая, пересекающая одну из плоскостей, пересекает и вторую.

224*. В треугольной пирамиде SABC через отрезки AD и CE, где D - середина SB, а E - середина SA , проведите сечения пирамиды, параллельные между собой.

225. Найдите геометрические места:

1) середин всех отрезков с концами на двух данных параллельных плоскостях; 2*) середин отрезков с концами на двух данных скрещивающихся прямых.

226*. Сторона АВ треугольника АВС , лежащего в плоскости α, параллельна плоскости β. Равносторонний треугольник А 1 В 1 С 1 является параллельной проекцией треугольника АВС на плоскость β; АВ = 5, ВС = 6, АС = 9.

1) Установите взаимное расположение прямых АВ и А 1 В 1 ,

ВС и В1 С1 , А1 С1 и AC.

2) Найдите площадь треугольника А 1 В 1 С 1 .

227*. Даны две скрещивающиеся прямые. Укажите множество всех точек пространства, через которые можно провести прямую, пересекающую каждую из двух данных прямых.

Основное определение

Две плоскости называ-

ются параллельными,

если они не имеют общих точек.

Основные утверждения

Признак парал- Если две пересекаю- лельности двух щиеся прямые одной плоскостей плоскости соответственно параллельны двум прямым второй плоскости, то эти плос-

кости параллельны.

Теорема о пе- Если две параллель- ресечении двух ные плоскости пе- параллельных ресекаются третьей плоскостей плоскостью, то линии третьей пересечения плоскос-

тей параллельны.

a α,b α,a ×b ,c β, d β, a || c , b || d α || β

α || β, a = γ∩α, b = γ∩β a || b

M α

β: α || β, М β

Готовимся к тематичес-

кому оцениванию по теме «Параллельность прямых и плоскостей»

Задания для самоконтроля

1. Четыре точки не принадлежат одной плоскости. Могут ли некоторые три из них лежать на одной прямой?

2. Могутлитриразличныеплоскостииметьровнодвеобщиеточки?

3. Могут ли две скрещивающиеся прямые быть одновременно параллельными третьей прямой?

4. Верно ли, что прямые а и b не параллельны, если не существует прямой с , параллельной а и b ?

5. Могут ли равные отрезки иметь неравные проекции?

6. Может ли луч быть параллельной проекцией прямой?

7. Может ли квадрат быть изображением куба?

8. Верно ли, что через данную точку пространства можно провести только одну плоскость, параллельную данной прямой?

9. Всегда ли через данную точку можно провести прямую, параллельную двум данным плоскостям, не содержащим эту точку?

10. Можно ли через две скрещивающиеся прямые провести параллельные плоскости?

Ответы к заданиям для самоконтрол я

Образец контрольной работы

Два параллелограмма АBCD и АBC 1 D 1 лежат в различных плоскостях.

1°) Определите взаимное расположение прямых CD и C 1 D 1 .

2°) Определите взаимное расположение прямой C 1 D 1 и плоскости

3°) Постройте линию пересечения плоскостей DD 1 С 1 и ВСС 1 .

4°)ОпределитевзаимноерасположениеплоскостейАDD 1 иВCC 1 .

5) Через точку М , делящую отрезок АВ в отношении 2:1, считая от точки А , проведите плоскость α, параллельную плоскости С 1 ВС. 6) Постройте точку пересечения прямой АС с плоскостью α и найдите отношение, в котором эта точка делит отрезок АС.

		Параллельность прямых и плоскостей
Взаимное расположение прямых в пространстве
			Таблица 21
	Число общих точек
Не менее двух
		лежат в одной	не лежат в од-
		плоскости	ной плоскости

Взаимноерасположениепрямыхиплоскостейвпространстве

			Таблица 22
	Число общих точек
Не менее двух		Отсуствуют

а лежит в α	а пересекает α	а і α - параллель-
(а α)	(а × α)	ны (а || α)
Взаимное расположение плоскостей в пространстве
		Таблица 23
	Число общих точек
Не менее трех,	Не меньше одной, но	Отсуствуют
не лежащих на	нет общих точек, не ле-
одной прямой	жащих на одной прямой

Тригонометрические

С тригонометрическими функциями вы уже имели дело на уроках гео­ метрии. До сих пор их приложения, в основном, ограничивались решени­ ем треугольников, то есть речь шла о нахождении одних элементов тре­ угольника по другим. Из истории математики известно, что возникновение тригонометрии связано с измерением длин и углов. Однако, теперь сфера

ее приложений намного шире, чем в древности.

Слово «тригонометрия» происходит от греческих τριγωνον

(trigonon) – треугольник и µετρεω (metreo) - меряю, изме-

ряю. Буквально оно означает измерение треугольников.

В этой главе систематизируется материал, уже известный вам из кур­ са геометрии, продолжается изучение тригонометрических функций и их приложений для характеристики периодических процессов, в частности, вращательного движения, колебательных процессов и т. п.

Большинство применений тригонометрии касаются именно перио­ дических процессов, то есть процессов, повторяющихся через равные промежутки времени. Восход и закат Солнца, изменения времен года, вращения колеса - это простейшие примеры таких процессов. Меха­ нические и электромагнитные колебания являются также важными при­ мерами периодических процессов. Поэтому исследование периодических процессов - важное задание. И роль математики в его решении является определяющей.

готовимся к изучению темы «Тригонометрические функции»

Изучение темы «Тригонометрические функции» целесообразно начать с повторения определений и свойств тригонометрических функций углов треугольников и их применений для решения как прямоугольных, так и произвольных треугольников.

Синус, косинус, тангенс, котангенс углов прямоугольного

треугольника

Таблица 24

Синусом острого угла называют отношение противолежащего катета к гипотенузе:

sin α = a c .

Косинусом острого угла называют отношение прилежащего катета к гипотенузе:

cosα = b c .

Тангенсом острого угла называют отношение противолежащего катета к прилежащему:

tg α = a b .

Котангенсом острого угла называют отношение прилежащего катета к противолежащему:

ctgα = a b .

Синус, косинус, тангенс, котангенс углов от 0° до 180°

Таблица 25

sin α = R y ; cosα = R x ;

tg α = x y ; ctg α = x y .

(х ; у ) - координаты точки А , расположенной на верхней полуокружности, α - угол, образованный радиусом ОА окружности с осью х .

Значения синуса, косинуса, тангенса, котангенса

некоторых углов

Таблица 26

Угол t

0°

90°

180°

sin t

cos t

tg t

ctg t

Тригонометрические функции

Решение произвольных треугольников

Таблица 27

Теорема синусов

Стороны треугольника пропорциональны синусам противоположных углов:

sina α = sinb β = sinc γ .

Теорема косинусов

Квадрат произвольной стороны треугольника равен суммеквадратовдвухдругихсторонбезудвоенногопроизведения этих сторон на косинус угла между ними:

c 2 = a 2 + b 2 − 2 ab cos γ , b 2 = a 2 + c 2 − 2 ac cosβ , a 2 = b 2 + c 2 − 2 bc cosα .

Площадь треугольника равна половине произведения двух его сторон и синуса угла между ними:

S = 1 2 ab sin γ = 1 2 ac sin β = 1 2 bc sin α .

Основные тригонометрические тождества

Таблица 28

0 ° ≤ α ≤ 180°

sin2 α + cos2 α = 1

0 ° ≤ α ≤ 180°, α ≠ 90°

1 + tg α = cos 2 α

Дан треугольник АВС , С = 90°, ВС = 3 , АВ = 2. Чему рав-

В?

Б. 45 °.

В. 60 °.

А. 30 °.

Г. Невозможно вычислить без вычислительных средств.

Дан треугольник

АВС, С

ВС = 3,

В = 60°. Чему рав-

АВ?

А. 3

Б. 6.

3 .

По данным сторонам прямоугольного треугольника найдите

косинус меньшего его угла: а = 3, b = 4, c

А. 0,8.

Какое из приведенных значений не может принимать коси-

нус острого угла?

7 − 1

7 2

А.

5. Сравните сумму синусов острых углов произвольного прямоугольного треугольника (обозначим ее через А ) с единицей.

< 1. Б. А = 1.

> 1. Г. Сравнить невозможно. Расположите по возрастанию числа: а = sin 30°, b = cos 30°,

= tg 30°.

< b < c . Б. a < c < b . В. c < a < b . Г. b < a < c .

Сравните без вычислительных средств острые углы α и β,7.

если: co sα =

,co sβ =

2 .

А. α < β. Для каких острых углов синус меньше косинуса?

Для всех.

Для меньших 45°.

Для больших 45°.

Г. Ни для каких.

Чему равен cos

α, если α - острый угол прямоугольного тре-

угольника и sin α =

12 .

Длина тени дерева равна 15 м. Лучи Солнца образуют угол

30° с поверхностью Земли. Чему приближенно равна высота

дерева? Выберите наиболее точный результат.

Б. 13 м.

В. 7м.

Чему равно значение выражения

1 − x 2

при х = – 0,8?

Б. –0,6.

Г. ≈ 1,34.

Из формулы a 2 +b 2 = 4 выразите b < 0 через a .

А. b = 4 − a 2 .

Б. b = a 2 − 4 .

b = − a 2

− 4 .

b = − 4 − a 2 .

Точка А

расположена в ІІІ четверти на расстоянии 3 от оси х и

на расстоянии

10 от начала координат. Какие координаты

имеет точка А ?

Б. (−1; 3).

В. (−1; −3).

Г. (−3; −1).

следующих точек

принадлежит

окружности

x 2 + y 2

= 1?

Б. (0,5; 0,5).

. Г.

15. Укажите координаты точки А , лежащей на окружности радиуса 1 (см. рис.).

(−1; 0). Б. (1; 0).

(0; − 1). Г. (0; 1).А. В.

Всем, кто когда-либо учился или сейчас учится в школе, приходилось сталкиваться с различными трудностями при изучении дисциплин, которые включены в программу, разработанную Министерством образования.

С какими трудностями приходится сталкиваться

Изучение языков сопровождается зазубриванием имеющихся грамматических правил и основных исключений из них. Физкультура требует от учеников большой выкладки, хорошей физической формы и огромного терпения.

Однако ни с чем нельзя сравнить те сложности, которые возникают при изучении точных дисциплин. Алгебра, содержащая в себе запутанные способы решения элементарных задач. Физика с богатым набором формул физических законов. Геометрия и ее разделы, в основе которых лежат сложные теоремы и аксиомы.

Примером могут служить аксиомы, объясняющие теорию параллельности плоскостей, которые необходимо обязательно запомнить, так как они лежат в основе всего курса школьной программы по стереометрии. Давайте попробуем разобраться, как проще и быстрее это можно сделать.

Параллельные плоскости на примерах

Аксиома, указывающая на параллельность плоскостей, звучит следующим образом: «Любые две плоскости считаются параллельными только в том случае, если они не содержат общих точек », то есть не пересекаются друг с другом. Чтобы более детально представить себе данную картину, в качестве элементарного примера можно привести отношение потолка и пола или противоположных стен в здании. Становится сразу понятно, что имеется в виду, а также подтверждается тот факт, что эти плоскости в обычном случае никогда не пересекутся.

Другим примером может служить оконный стеклопакет, где в качестве плоскостей выступают полотна стекол. Они также ни при каких условиях не будут образовывать точек пересечения между собой. Дополнительно к этому можно добавить книжные полки, кубик Рубика, где плоскостями являются его противоположные грани, и прочие элементы быта.

Обозначаются рассматриваемые плоскости специальным знаком в виде двух прямых «||», которые наглядно иллюстрируют параллельность плоскостей. Таким образом, применяя реальные примеры, можно сформировать более четкое восприятие темы, а, следовательно, можно переходить далее к рассмотрению более сложных понятий.

Где и как применяется теория параллельных плоскостей

При изучении школьного курса геометрии ученикам приходится сталкиваться с разносторонними задачами, где зачастую необходимо определить параллельность прямых, прямой и плоскости между собой или зависимость плоскостей друг от друга. Анализируя имеющееся условие, каждую задачу можно соотнести к четырем основным классам стереометрии.

К первому классу относят задачи, в условии которых необходимо определить параллельность прямой и плоскостимежду собой. Ее решение сводится к доказательству одноименной теоремы. Для этого нужно определить, имеется ли для прямой, не принадлежащей рассматриваемой плоскости, параллельная прямая, лежащая в этой плоскости.

Ко второму классу задач относятся те, в которых задействуют признак параллельности плоскостей. Его применяют для того, чтобы упростить процесс доказательства, тем самым значительно сокращая время на поиск решения.

Следующий класс охватывает спектр задач о соответствии прямых основным свойствам параллельности плоскостей. Решение задач четвертого класса заключается в определении, выполняется ли условие параллельности плоскостей. Зная, как именно происходит доказательство той или иной задачи, ученикам становится проще ориентироваться при применении имеющегося арсенала геометрических аксиом.

Таким образом, задачи, условие которых требует определить и доказать параллельность прямых, прямой и плоскости или двух плоскостей между собой, сводятся к правильному подбору теоремы и решению согласно имеющемуся набору правил.

О параллельности прямой и плоскости

Параллельность прямой и плоскости - особая тема в стереометрии, так как именно она является базовым понятием, на которое опираются все последующие свойства параллельности геометрических фигур.

Согласно имеющимся аксиомам, в случае когда две точки прямой принадлежат некоторой плоскости, можно сделать вывод, что данная прямая также лежит в ней. В сложившейся ситуации становится ясно, что возможны три варианта расположения прямой относительно плоскости в пространстве:

1. Прямая принадлежит плоскости.
2. Для прямой и плоскости имеется одна общая точка пересечения.
3. Для прямой и плоскости точки пересечения отсутствуют.

Нас, в частности, интересует последний вариант, когда отсутствуют какие-либо точки пересечения. Только тогда можно говорить о том, что прямая и плоскость относительно друг друга являются параллельными. Таким образом, подтверждается условие основной теоремы о признаке параллельности прямой и плоскости, которая гласит, что: «Если прямая, не принадлежащая рассматриваемой плоскости, параллельна любой прямой на этой плоскости, то рассматриваемая прямая также является параллельной данной плоскости».

Необходимость использования признака параллельности

Признак параллельности плоскостей, как правило, используется для поиска упрощенного решения задач о плоскостях. Суть данного признака состоит в следующем: «Если имеются две пересекающиеся прямые, лежащие в одной плоскости, параллельные двум прямым, принадлежащим другой плоскости, то такие плоскости можно назвать параллельными ».

Дополнительные теоремы

Помимо использования признака, доказывающего параллельность плоскостей, на практике можно встретиться с применением двух других дополнительных теорем. Первая представлена в следующей форме: «Если одна из двух параллельных плоскостей параллельна третьей, то и вторая плоскость либо тоже параллельна третьей, либо полностью совпадает с ней ».

Базируясь на использовании приводимых теорем, всегда можно доказать параллельность плоскостей относительно рассматриваемого пространства. Вторая теорема отображает зависимость плоскостей от перпендикулярной прямой и имеет вид: «Если две несовпадающие плоскости перпендикулярны по отношению к некоторой прямой, то они считаются параллельными друг другу ».

Понятие необходимого и достаточного условия

При неоднократном решении задач доказательства параллельности плоскостей было выведено необходимое и достаточное условие параллельности плоскостей. Известно, что любая плоскость задается параметрическим уравнением вида: А 1 х+ В 1 у+ C 1 z+D 1 =0. Наше условие базируется на использовании системы уравнений, задающих расположение плоскостей в пространстве, и представлено следующей формулировкой: «Для доказательства параллельности двух плоскостей необходимо и достаточно, чтобы система уравнений, описывающих эти плоскости, была несовместной, то есть не имела решения ».

Основные свойства

Однако при решении геометрических задач использования признака параллельности не всегда бывает достаточно. Иногда возникает ситуация, когда необходимо доказать параллельность двух и более прямых в различных плоскостях или равенство отрезков, заключенных на этих прямых. Для этого применяют свойства параллельности плоскостей. В геометрии их насчитывается всего два.

Первое свойство позволяет судить о параллельности прямых в определенных плоскостях и представлено в следующем виде: «Если две параллельные плоскости пересечь третьей, то прямые, образованные линиями пересечения, будут также параллельны друг другу ».

Смысл второго свойства состоит в том, чтобы доказать равенство отрезков, расположенных на параллельных прямых. Его трактовка представлена ниже. «Если рассматривать две параллельные плоскости и заключить между ними область, то можно утверждать, что длина образованных этой областью отрезков будет одинакова ».