Lecția IV.1 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

a)
Punct, dreaptă și plan
Punctul: Desenează un punct, reprezentat printr-un cerculeț negru, plin, poziționat la originea sistemului de coordonate. Notează acest punct cu litera mare A, plasată imediat în dreapta punctului.\[ A \]Dreapta: Desenează o linie dreaptă orizontală care se extinde de la o coordonată x negativă, de exemplu (-3,0), până la o coordonată x pozitivă, de exemplu (3,0). Reprezintă linia ca fiind nemărginită la ambele capete, utilizând săgeți la fiecare extremitate. Notează întreaga linie cu litera mică 'd', plasată vizibil lângă capătul din dreapta al liniei, ușor deasupra acesteia.\[ d \]Planul: Desenează un paralelogram care să sugereze o suprafață plană orizontală, văzută în perspectivă. Pentru a crea efectul de adâncime, laturile paralele care se extind spre 'adâncime' ar trebui să fie mai scurte și înclinate în sus și spre dreapta, iar laturile paralele care reprezintă 'lățimea' ar trebui să fie mai lungi și aproape orizontale. Notează planul cu litera grecească \alpha poziționată în interiorul și aproape de colțul din stânga-jos al paralelogramului.\[ \alpha \]
b)
Figură geometrică
Desenează un triunghi cu vârfurile A, B și C. Plasează punctul A în partea stânga-jos a desenului. Plasează punctul B în partea dreapta-jos, la o distanță rezonabilă de A. Plasează punctul C deasupra segmentului format de A și B, astfel încât să se obțină un triunghi scalen, cu unghiuri vizibile. Unește punctele A, B și C cu segmente de dreaptă continue (AB, BC și CA) pentru a forma laturile triunghiului. Notează vârfurile cu literele mari A, B și C, poziționând eticheta A sub punctul A, eticheta B sub punctul B și eticheta C deasupra punctului C. Denumire: Triunghiul \( ABC \)
c)
Corp geometric
Desenează un cub în perspectivă. Începe prin a defini vârfurile bazei de jos, ABCD. Plasează vârful A în partea stânga-jos a desenului. Vârful B este la dreapta lui A, formând muchia frontală AB. Vârful C este decalat spre dreapta și în sus față de B, pentru a sugera adâncimea și perspectiva (formând muchia BC). Vârful D este decalat spre dreapta și în sus față de A, paralel cu BC, completând baza inferioară (ABCD). Segmentele CD (muchia din spate a bazei de jos) și DA (muchia stânga-spate a bazei de jos) trebuie desenate punctat. Segmentele AB și BC trebuie desenate continuu.

Apoi, desenează vârfurile bazei de sus, A', B', C', D'. Fiecare vârf al bazei superioare este poziționat direct deasupra vârfului corespondent al bazei inferioare (A' deasupra lui A, B' deasupra lui B, C' deasupra lui C, D' deasupra lui D), formând un cub.

Unește vârfurile corespunzătoare ale celor două baze prin segmente verticale: AA', BB', CC', DD'.

Muchiile ascunse vederii directe, care trebuie desenate punctat, sunt: muchiile bazei de jos CD și DA; muchia bazei de sus C'D'; și muchia verticală DD'. Toate celelalte muchii (AB, BC, A'B', B'C', D'A', AA', BB', CC') trebuie desenate cu linii continue. Denumire: Cubul \( ABCDA'B'C'D' \)

Rezolvare detaliată

a) Desenează și notează un punct, o dreaptă și un plan

Pasul 1: Reprezentarea punctului

Un punct se reprezintă pe foaie ca o simplă atingere a creionului (o mică bulină sau un mic semn în formă de x) și se notează cu o literă mare a alfabetului latin.
Desenează un punct, reprezentat printr-un cerculeț negru, plin, poziționat la originea sistemului de coordonate. Notează acest punct cu litera mare A, plasată imediat în dreapta punctului.

Pasul 2: Reprezentarea dreptei

O dreaptă se reprezintă ca o linie continuă, nemărginită la ambele capete, trasată cu ajutorul riglei. Ea se notează cu o literă mică a alfabetului latin.
Desenează o linie dreaptă orizontală care se extinde de la o coordonată x negativă, de exemplu (-3,0), până la o coordonată x pozitivă, de exemplu (3,0). Reprezintă linia ca fiind nemărginită la ambele capete, utilizând săgeți la fiecare extremitate. Notează întreaga linie cu litera mică 'd', plasată vizibil lângă capătul din dreapta al liniei, ușor deasupra acesteia.

Pasul 3: Reprezentarea planului

Un plan se reprezintă de obicei sub forma unui paralelogram văzut în perspectivă. Se notează cu o literă mică din alfabetul grecesc (de exemplu, \( \alpha \)), scrisă de regulă într-unul dintre colțurile sale.
Desenează un paralelogram care să sugereze o suprafață plană orizontală, văzută în perspectivă. Pentru a crea efectul de adâncime, laturile paralele care se extind spre "adâncime" ar trebui să fie mai scurte și înclinate în sus și spre dreapta, iar laturile paralele care reprezintă "lățimea" ar trebui să fie mai lungi și aproape orizontale. Notează planul cu litera grecească \alpha poziționată în interiorul și aproape de colțul din stânga-jos al paralelogramului.

b) Desenează o figură geometrică, notează-o și scrie denumirea ei

Pasul 1: Alegerea și desenarea figurii geometrice

O figură geometrică plană simplă este triunghiul. Îl desenăm unind trei puncte necoliniare prin segmente de dreaptă.
Desenează un triunghi cu vârfurile A, B și C. Plasează punctul A în partea stânga-jos a desenului. Plasează punctul B în partea dreapta-jos, la o distanță rezonabilă de A. Plasează punctul C deasupra segmentului format de A și B, astfel încât să se obțină un triunghi scalen, cu unghiuri vizibile. Unește punctele A, B și C cu segmente de dreaptă continue (AB, BC și CA) pentru a forma laturile triunghiului. Notează vârfurile cu literele mari A, B și C, poziționând eticheta A sub punctul A, eticheta B sub punctul B și eticheta C deasupra punctului C.

Pasul 2: Notarea și scrierea denumirii

Denumirea figurii desenate este: Triunghiul \( ABC \).

c) Desenează un corp geometric, notează-l și scrie denumirea lui

Pasul 1: Alegerea și desenarea corpului geometric

Un corp geometric spațial clasic este cubul. Pentru a-l desena, reprezentăm fețele sale în perspectivă, folosind linii punctate pentru muchiile care nu se văd direct (cele din spate).
Desenează un cub în perspectivă. Începe prin a defini vârfurile bazei de jos, ABCD. Plasează vârful A în partea stânga-jos a desenului. Vârful B este la dreapta lui A, formând muchia frontală AB. Vârful C este decalat spre dreapta și în sus față de B, pentru a sugera adâncimea și perspectiva (formând muchia BC). Vârful D este decalat spre dreapta și în sus față de A, paralel cu BC, completând baza inferioară (ABCD). Segmentele CD (muchia din spate a bazei de jos) și DA (muchia stânga-spate a bazei de jos) trebuie desenate punctat. Segmentele AB și BC trebuie desenate continuu. Apoi, desenează vârfurile bazei de sus, A', B', C', D'. Fiecare vârf al bazei superioare este poziționat direct deasupra vârfului corespondent al bazei inferioare (A' deasupra lui A, B' deasupra lui B, C' deasupra lui C, D' deasupra lui D), formând un cub. Unește vârfurile corespunzătoare ale celor două baze prin segmente verticale: AA', BB', CC', DD'. Muchiile ascunse vederii directe, care trebuie desenate punctat, sunt: muchiile bazei de jos CD și DA; muchia bazei de sus C'D'; și muchia verticală DD'. Toate celelalte muchii (AB, BC, A'B', B'C', D'A', AA', BB', CC') trebuie desenate cu linii continue.

Pasul 2: Notarea și scrierea denumirii

Denumirea corpului geometric desenat este: Cubul \( ABCDA'B'C'D' \).

Rezolvare scurtă:

a) Reprezentări elementare

Punct: \( A \) Dreaptă: \( d \) Plan: \( \alpha \)

b) Figură geometrică

Triunghiul \( ABC \)

c) Corp geometric

Cubul \( ABCDA'B'C'D' \)

Cele mai importante aspecte ale lecției

Conceptele geometriei în spațiu se bazează pe relațiile dintre puncte (0D), drepte (1D) și plane (2D).
• O dreaptă este unic determinată de oricare două puncte de pe ea (\(d = AB\)). Dacă două plane se taie, o fac de-a lungul unei drepte (\(\alpha \cap \beta = d\)).
• Un plan poate fi determinat prin patru metode sigure: 3 puncte necoliniare, 2 drepte paralele, 2 drepte concurente sau o dreaptă și un punct exterior ei.
• Dacă două puncte ale unei drepte aparțin unui plan, atunci toată dreapta este inclusă în acel plan (\(AB \subset \alpha\)).
Punctul nu are nicio dimensiune (este doar un loc bine definit în spațiu). Se notează cu litere mari din alfabetul latin (\(A, B, C, \dots\)).
Dreapta este prelungită infinit în ambele direcții și are o singură dimensiune (lungimea). Este lipsită de grosime. Se notează cu litere mici din alfabetul latin (\(a, b, d, \dots\)) sau prin două puncte distincte de pe ea (\(AB\)).
Planul se extinde infinit în toate direcțiile, având două dimensiuni. Intuitiv, ne putem imagina o suprafață perfect plată, precum o foaie infinită. Se reprezintă geometric printr-un paralelogram și se notează cu litere mici din alfabetul grecesc (\(\alpha, \beta, \gamma, \dots\)) sau prin 3 puncte necoliniare (\((ABC)\)).
Sunt desenate trei puncte distincte, A, B și C, poziționate aleatoriu în partea stângă-sus a diagramei. O linie dreaptă orizontală, notată cu 'd', este trasată în partea central-superioară a diagramei. Sub această linie și ocupând partea inferioară a diagramei, se află un plan reprezentat printr-un paralelogram desenat în perspectivă, notat cu litera grecească '$\alpha$' (alfa).
Cum se citește notația \(\alpha = (MNP)\)?
Se citește: planul \(\alpha\) este determinat de (și coincide cu) planul format de punctele necoliniare \(M, N\) și \(P\).
Axiomele sunt propoziții matematice fundamentale considerate adevărate fără a necesita demonstrație. Ele stau la baza oricărui raționament geometric.
P1. Prin două puncte diferite trece o dreaptă și numai una. Două puncte diferite determină o dreaptă unică. \[ A \neq B \Rightarrow d = AB \]
P2. (Axioma lui Euclid) Printr-un punct exterior unei drepte se poate duce o singură dreaptă paralelă la dreapta dată (ambele drepte aflându-se în același plan).
P3. Prin trei puncte necoliniare trece un plan și numai unul. \[ A, B, C \text{ necoliniare} \Rightarrow \text{determină planul } (ABC) \]
P4. Dacă o dreaptă are două puncte diferite comune cu un plan, atunci întreaga dreaptă este inclusă în acel plan. \[ A, B \in d \text{ și } A, B \in \alpha \Rightarrow d \subset \alpha \]
P5. Dacă două plane distincte au un punct comun, atunci intersecția lor este o dreaptă. \[ \alpha \cap \beta = d \]
P6. În spațiu există (cel puțin) patru puncte nesituate în același plan (puncte necoplanare). Această axiomă confirmă trecerea la geometria tridimensională.
Pe baza axiomelor, există patru modalități prin care un plan poate fi determinat în mod unic:
Trei puncte necoliniare determină un plan. Notăm \(\alpha = (ABC)\).
Două drepte paralele determină un plan. Dacă \(a \parallel b\), notăm planul unic \(\alpha = (a, b)\).
Două drepte concurente (care se intersectează într-un punct) determină un plan. Dacă \(a \cap b = \{O\}\), notăm \(\alpha = (a, b)\).
O dreaptă și un punct exterior ei determină un plan. Dacă \(A \notin d\), notăm \(\alpha = (d, A)\).
Avem două drepte, \(m\) și \(n\), care se intersectează în punctul \(P\). Pot exista două plane diferite care să conțină ambele drepte?
Nu. Două drepte concurente determină un plan unic. Prin urmare, există un singur plan care conține atât dreapta \(m\), cât și dreapta \(n\).

Probleme practice

Ușoară: Punctele distincte \(M\) și \(N\) aparțin planului \(\beta\). Dreapta \(d\) trece prin punctele \(M\) și \(N\). Care este relația dintre dreapta \(d\) și planul \(\beta\)?
Conform axiomei P4, dacă o dreaptă are două puncte diferite comune cu un plan, atunci dreapta este inclusă în acel plan. Deoarece \(M \in \beta\) și \(N \in \beta\), rezultă că dreapta \(MN\) (adică dreapta \(d\)) este inclusă în planul \(\beta\).
Scriem: \(d \subset \beta\).
Medie: Fie planul \((ABC)\) și un punct \(D\) situat în exteriorul acestui plan. Care este intersecția dintre planul \((ABC)\) și planul \((ABD)\)?
Analizăm denumirile celor două plane: \((ABC)\) conține punctele \(A, B, C\), iar \((ABD)\) conține punctele \(A, B, D\).
Cele două plane au punctele \(A\) și \(B\) în comun.
Conform axiomei P5, intersecția a două plane distincte care au un punct comun (în cazul nostru au două) este o dreaptă. Punctele comune determină dreapta de intersecție.
Răspuns: \((ABC) \cap (ABD) = AB\) (dreapta \(AB\)).
Dificilă: Fie 4 puncte necoplanare, notate \(A, B, C, D\). Câte plane distincte determină aceste 4 puncte, luându-le câte 3? Scrieți denumirile lor.
Știm că 3 puncte necoliniare determină un plan unic. Deoarece cele 4 puncte sunt necoplanare (nu se află toate în același plan), oricare 3 dintre ele vor fi automat necoliniare și vor forma un plan distinct.
Combinând punctele câte 3, obținem următoarele plane:
  • Planul format de \(A, B, C\) \(\Rightarrow (ABC)\)
  • Planul format de \(A, B, D\) \(\Rightarrow (ABD)\)
  • Planul format de \(A, C, D\) \(\Rightarrow (ACD)\)
  • Planul format de \(B, C, D\) \(\Rightarrow (BCD)\)
Răspuns: Cele 4 puncte necoplanare determină exact 4 plane distincte. (Acestea reprezintă fețele unui tetraedru).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: