Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 62, Доп. задачи к гл. II
№210. На рисунке 69 двугранные углы HABP и PABQ равны. Докажите, что каждая точка плоскости ABP равноудалена от плоскостей ABH и ABQ.
✎ Запись в тетрадь
Дано:двугранные углы HABP и PABQ равны; X∈(ABP)
Доказать:ρ(X,(ABH))=ρ(X,(ABQ))
X∈(ABP);
XM⊥AB,
M∈AB;
XY⊥(ABH),
XZ⊥(ABQ).
1 XM⊥AB,
XY⊥(ABH) ⇒
YM⊥AB (т. о трёх перпендикулярах).
2 ∠XMY=φ — линейный угол двугранного угла
HABP.
2 Так же
ZM⊥AB,
∠XMZ=φ — угол
PABQ.
3XY=XZ ⇒ точка
X равноудалена от плоскостей
ABH и
ABQ. ∎
4 Ответ: доказано.
Пояснение
Идея. Расстояние от точки до плоскости — длина перпендикуляра. Оба перпендикуляра — катеты прямоугольных треугольников с общей гипотенузой XM и одинаковыми острыми углами при M, поэтому они равны.
- 1Берём произвольную точку X грани ABP и опускаем перпендикуляры: XM — на ребро, XY и XZ — на плоскости ABH и ABQ (они и есть искомые расстояния).
- 2XY — перпендикуляр, XM — наклонная, YM — проекция. Наклонная перпендикулярна ребру, значит, и проекция перпендикулярна ему (п. 20). Лучи MX и MY лежат в гранях и перпендикулярны ребру, поэтому ∠XMY — линейный угол двугранного угла HABP.
- 3Те же рассуждения для плоскости ABQ дают линейный угол XMZ угла PABQ. По условию двугранные углы равны, значит, равны и их линейные углы.
- 4В прямоугольных треугольниках XYM и XZM гипотенуза XM общая, а углы при M равны, поэтому катеты XY и XZ равны.
Частая ошибка. Точка X может лежать и на продолжении грани за ребро. Тогда линейные углы дополняют φ до 180∘, а синус от этого не меняется.