Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

На основу слике 4.11, где је раван \( \alpha \) под, \( \beta \) десни зид, \( \gamma \) предњи зид и \( \delta \) плафон:
а)
Заједничке тачке са равни \( \alpha \) имају равни које је секу: \( \beta \cap \alpha = p_1 \) \( \gamma \cap \alpha = p_2 \) Равни су \( \beta \) и \( \gamma \).
б)
Равни су паралелне ако немају заједничких тачака: \( \alpha \parallel \delta \implies \alpha \cap \delta = \emptyset \) Раван је \( \delta \).
в)
Раван је нормална на под ако заклапа угао од \( 90^{\circ} \): \( \beta \perp \alpha \) \( \gamma \perp \alpha \) Равни су \( \beta \) и \( \gamma \).

Детаљно решење

Увод

На слици 4.11 приказана је соба са означеним равнима: под је раван \( \alpha \), десни зид је раван \( \beta \), предњи зид је раван \( \gamma \), а плафон је раван \( \delta \). Леви зид са вратима није посебно означен словом, али је видљив. Анализираћемо узајамне положаје ових равни.

а) Заједничке тачке са равни \( \alpha \)

Две равни имају заједничких тачака ако се секу или ако се поклапају. У овом случају, раван \( \alpha \) представља под собе.
  • Раван \( \beta \) (десни зид) сече под дуж доње ивице зида, па оне имају заједничке тачке.
  • Раван \( \gamma \) (предњи зид са прозорима) такође сече под дуж своје доње ивице, па и оне имају заједничке тачке.
  • Леви зид (иако неозначен) такође сече раван подлога.
Дакле, равни које имају заједничких тачака са равни \( \alpha \) су равни зидова.

б) Паралелне равни са равни \( \alpha \)

Две равни су паралелне ако немају заједничких тачака (или се поклапају). Посматрајући модел собе, под (\( \alpha \)) и плафон (\( \delta \)) су хоризонталне равни које се нигде не секу. У геометрији простора, под и плафон модела квадра представљају паралелне равни. Раван паралелна равни \( \alpha \) је раван \( \delta \).

в) Нормална раван на раван \( \alpha \)

Раван је нормална на другу раван ако је угао између њих \( 90^{\circ} \). У архитектури и моделима соба, зидови су обично нормални на под.
  • Раван \( \beta \) је вертикална и стоји под правим углом у односу на под \( \alpha \).
  • Раван \( \gamma \) је такође вертикална и нормална је на под \( \alpha \).
Према визуелном приказу и уобичајеним својствима оваквих модела, обе означене равни зидова (\( \beta \) и \( \gamma \)) су нормалне на под.

Кратак запис решења:

а) \( \beta, \gamma \) (јер секу раван \( \alpha \)) б) \( \delta \) (јер је \( \alpha \parallel \delta \)) в) \( \beta, \gamma \) (јер је \( \beta \perp \alpha \) и \( \gamma \perp \alpha \))

Најважније из лекције

Праве: \( p \perp q \) значи да се секу под углом од \( 90^\circ \). Растојање тачке од праве је дужина нормале спуштене из тачке на праву.
Права и раван: Права је нормална на раван ако је нормална на било које две праве у тој равни које се секу у тачки продора.
Равни: \( \alpha \perp \beta \) ако нормале у обе равни подигнуте у истој тачки на пресечној правој граде прав угао.
Растојање између тачака у ортогоналним равнима: Рачуна се узастопном применом Питагорине теореме: \( AB = \sqrt{a^2 + d^2 + b^2} \).
Ако се две праве секу под правим углом (\(90^\circ\)), кажемо да су нормалне или ортогоналне.
Да је права \(p\) нормална на праву \(q\) записујемо као: \( p \perp q \).
Ако се две праве секу, али не под правим углом, по договору се оштар угао узима за угао под којим се те праве секу.
Растојање између тачке \( P \) и праве \( p \) (када \( P \notin p \)) јесте дужина дужи \( PP' \), где је \( P' \) подножје нормале конструисане из тачке \( P \) на праву \( p \).
Права која сече раван нормална је на ту раван уколико је нормална на сваку њену праву која садржи тачку продора.
Ознака да је права \( n \) нормална на раван \( \rho \) је \( n \perp \rho \).
Ако је нека права нормална на двема правама равни које садрже тачку продора, онда је нормална и на ту раван (и на све остале праве у тој равни које пролазе кроз ту тачку).
Права која је нормална на само једну праву равни не мора бити нормална на ту раван.
Ако се две равни \( \alpha \) и \( \beta \) секу по правој \( p \), угао између њих одређујемо тако што у некој тачки на правој \( p \) конструишемо нормале у обема равнима. Угао између тих нормала представља угао под којим се равни секу.
Ако је тај угао прав, кажемо да су равни нормалне (ортогоналне) и пишемо \( \alpha \perp \beta \).
Илустрација две равни $\pi$ и $\rho$ које су узајамно нормалне и секу се по правој p. Равни треба приказати у 3D перспективи, при чему раван $\pi$ представља једну површ (нпр. 'под'), а раван $\rho$ другу површ (нпр. 'зид'), тако да је јасно видљиво да формирају прав угао дуж њихове пресечне праве p. Права p треба да буде истакнута, са јасно обележеним тачкама $O_1$ и $O_2$ које леже на њој.

У равни $\pi$ налази се тачка A. Из тачке A је спуштена нормала на праву p, чије је подножје тачка $O_1$. Дуж $AO_1$ лежи у равни $\pi$ и нормална је на праву p. Нацртати симбол правог угла код тачке $O_1$ између дужи $AO_1$ и праве p.

У равни $\rho$ налази се тачка B. Из тачке B је спуштена нормала на праву p, чије је подножје тачка $O_2$. Дуж $BO_2$ лежи у равни $\rho$ и нормална је на праву p. Нацртати симбол правог угла код тачке $O_2$ између дужи $BO_2$ и праве p.

Због међусобне нормалности равни $\pi$ и $\rho$, дуж $AO_1$ (која је нормална на p у равни $\pi$) је нормална на целу раван $\rho$, а тиме и на дуж $BO_2$ и одсечак $O_1O_2$ (који леже у равни $\rho$). Слично, дуж $BO_2$ (која је нормална на p у равни $\rho$) је нормална на целу раван $\pi$, а тиме и на дуж $AO_1$ и одсечак $O_1O_2$ (који леже у равни $\pi$). Ово значи да су дужи $AO_1$, $BO_2$ и $O_1O_2$ међусобно ортогоналне (нормалне) у простору, формирајући просторну конфигурацију налик углу правоугаоног паралелепипеда.

Истакнуте су све дужи: просторна дуж AB која спаја тачке A и B, дужи $AO_1$, $BO_2$ и одсечак $O_1O_2$ на пресечној правој p. Све тачке (A, B, $O_1$, $O_2$), права (p) и равни ($\pi$, $\rho$) треба да буду јасно обележене.
Растојање између тачака у две нормалне равни Ако су равни \( \pi \) и \( \rho \) нормалне и секу се по правој \( p \), тачка \( A \in \pi \), тачка \( B \in \rho \), а \( O_1 \) и \( O_2 \) су подножја нормала из \( A \) и \( B \) на праву \( p \), растојање \( AB \) се рачуна по формули: \[ AB = \sqrt{a^2 + d^2 + b^2} \] где је \( AO_1 = a \), \( BO_2 = b \) и \( O_1O_2 = d \).
Ако је \( AO_1 = 3\text{ cm} \), \( BO_2 = \sqrt{2}\text{ cm} \) и \( O_1O_2 = 1\text{ cm} \), онда је растојање између тачака \( A \) и \( B \): \[ AB = \sqrt{3^2 + 1^2 + (\sqrt{2})^2} = \sqrt{9 + 1 + 2} = \sqrt{12} = 2\sqrt{3}\text{ cm}. \]
За сваку праву и сваку раван, ако права није нормална на раван, постоји само једна раван која садржи ту праву и нормална је на дату раван.
За сваку тачку и сваку раван постоји бесконачно много равни које садрже ту тачку и нормалне су на дату раван.
Ако је права нормална на раван, онда постоји бесконачно много равни које садрже ту праву и нормалне су на дату раван.
За сваку тачку и сваку раван постоји само једна права која садржи ту тачку и нормална је на дату раван.

Задаци за вежбање

Лак: Права \( n \) продире кроз раван \( \alpha \) у тачки \( M \) и нормална је на неку праву \( p \) која се налази у равни \( \alpha \) и пролази кроз \( M \). Можемо ли са сигурношћу тврдити да је права \( n \) нормална на раван \( \alpha \)?
Не. Да бисмо са сигурношћу тврдили да је права \( n \) нормална на раван \( \alpha \), она мора бити нормална на најмање две праве у тој равни које пролазе кроз тачку продора.
Средњи: Равни \( \alpha \) и \( \beta \) су нормалне и секу се по правој \( p \). Тачка \( M \) припада равни \( \alpha \), а тачка \( N \) равни \( \beta \). Подножја нормала из ових тачака на пресечну праву \( p \) су тачке \( M_1 \) и \( N_1 \). Израчунај растојање између тачака \( M \) и \( N \) ако је познато да је \( MM_1 = 4\text{ cm} \), \( NN_1 = 3\text{ cm} \) и \( M_1N_1 = 12\text{ cm} \).
Користимо формулу за растојање у нормалним равнима изведену помоћу Питагорине теореме: \[ MN = \sqrt{a^2 + d^2 + b^2} \] Овде је \( a = MM_1 = 4\text{ cm} \), \( b = NN_1 = 3\text{ cm} \) и \( d = M_1N_1 = 12\text{ cm} \). \[ MN = \sqrt{4^2 + 12^2 + 3^2} = \sqrt{16 + 144 + 9} = \sqrt{169} = 13\text{ cm} \]
Тежак: Дате су тачка \( A \) и раван \( \pi \). Колико постоји правих, а колико равни које садрже тачку \( A \) и нормалне су на раван \( \pi \)?
На основу просторних својстава:
  • Постоји тачно једна права која садржи тачку \( A \) и нормална је на раван \( \pi \).
  • Постоји бесконачно много равни које садрже тачку \( A \) и нормалне су на раван \( \pi \). (Све оне пролазе кроз ону једну праву која је нормална на \( \pi \) из тачке \( A \)).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: