Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

На основу слике 3.10:
а)
Права \( a \) лежи целом својом дужином у равни \( \pi \). \( a \subset \pi \)
б)
Права \( b \) продире раван \( \pi \) под правим углом, што је означено симболом за нормалност. \( b \perp \pi \)
в)
Права \( c \) нема заједничких тачака са равни \( \pi \) (растојање је константно). Права \( a \) припада равни \( \pi \), а према дефиницији: \( p \subset \alpha \implies p \parallel \alpha \). \( a \parallel \pi \) и \( c \parallel \pi \)

Детаљно решење

Увод

У овом задатку анализирамо узајамне положаје праве и равни на основу слике 3.10. Права и раван могу бити у три основна положаја: права може да припада равни (имају све заједничке тачке), права може да сече раван (имају једну заједничку тачку) или права може бити паралелна равни (немају заједничких тачака). Специјалан случај сечења је када је права нормална на раван.

а) Права која припада равни \( \pi \)

Посматрајући слику 3.10, видимо да је права \( a \) нацртана тако да цела лежи унутар приказаног дела равни \( \pi \). На слици нема ознака продора (тачака где права пресеца раван) нити испрекиданих линија које би указивале на то да права пролази изнад или испод равни. Дакле, права \( a \) припада равни \( \pi \).

б) Права која је нормална на раван \( \pi \)

Права је нормална на раван ако сече раван и ако је на слици означен мали квадрат (симбол правог угла) на месту продора у односу на праву у тој равни. На слици 3.10 права \( b \) продире кроз раван \( \pi \), а код тачке продора видимо ознаку правог угла (\( \perp \)) у односу на површину равни. Такође, права је приказана вертикално у односу на хоризонтално постављену раван. Дакле, права \( b \) је нормална на раван \( \pi \).

в) Права паралелна равни \( \pi \)

Према дефиницији са стране 48 уџбеника, права је паралелна равни ако јој припада или ако немају заједничких тачака. На слици 3.10 права \( c \) је приказана изнад равни \( \pi \). Растојање између праве \( c \) и равни \( \pi \) је означено двема вертикалним дужима једнаких дужина, што указује на то да права \( c \) никада неће пресећи раван \( \pi \). Такође, по дефиницији, и права \( a \) је паралелна равни \( \pi \) јер јој припада (\( a \subset \pi \implies a \parallel \pi \)). Дакле, праве \( a \) и \( c \) су паралелне равни \( \pi \).

Кратак запис решења:

а) Права \( a \) (јер \( a \subset \pi \)). б) Права \( b \) (јер \( b \perp \pi \), означено на слици). в) Праве \( a \) и \( c \) (јер \( a \subset \pi \implies a \parallel \pi \) и \( c \cap \pi = \emptyset \implies c \parallel \pi \)).

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: