Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 15, §1 Параллельность прямых, прямой и плоскости
№33. Докажите, что если три плоскости, не проходящие через одну прямую, попарно пересекаются, то прямые, по которым они пересекаются, либо параллельны, либо имеют общую точку.
✎ Запись в тетрадь
Дано:α, β, γ попарно пересекаются, не проходят через одну прямую; a=α∩β, b=α∩γ, c=β∩γ
Доказать:a, b, c параллельны или имеют общую точку
a=α∩β,
b=α∩γ,
c=β∩γ;
a⊂γ (иначе три плоскости через
a).
1 Случай 1:
a пересекает
γ в точке
P.
2P∈a⊂β,
P∈γ ⇒
P∈c ⇒
a,
b,
c проходят через
P.
2 a⊂α,
α∩γ=b ⇒
a∥b (п. 6, утв. 1°).
4 a⊂β,
β∩γ=c ⇒
a∥c ⇒
a∥b∥c.
4 Ответ: доказано.
Пояснение
Идея. Следуем указанию книги: берём одну из прямых, a, и смотрим, как она расположена относительно третьей плоскости γ. Возможны два случая: a пересекает γ или параллельна ей.
- 1Прямая a лежит и в α, и в β. Если бы она лежала ещё и в γ, то все три плоскости проходили бы через a, а по условию этого нет. Значит, у a с γ либо одна общая точка, либо нет общих точек.
- 2Общая точка P лежит в α и γ одновременно, поэтому на их линии пересечения b. Она лежит ещё в β и γ, поэтому и на c. Три прямые проходят через одну точку (первый рисунок).
- 3Прямая a параллельна плоскости γ: общих точек у них нет.
- 4Плоскость α проходит через a, параллельную γ, и пересекает γ по b. По утверждению 1° из п. 6 линия пересечения параллельна a. Плоскость β даёт то же самое для c. Тогда b и c параллельны a, а значит параллельны между собой (второй рисунок).