Методические рекомендации к теме "Стереометрия"

Департамент образования Вологодской области

Бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Вологодской области

«Кадуйский энергетический колледж»

ОДОБРЕНЫ

методической цикловой комиссией

теоретических дисциплин

Протокол № 12 от 23.06.2015 г.

Председатель МЦК

__________________ Г.А. Веркина

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по теме: «Прямые и плоскости в пространстве»

по дисциплине

ОУД. 03 «Математика»

для всех специальностей и профессий

                                                  Автор - составитель: Кормачева Е.Е., преподаватель 

Кадуй

2016

СОДЕРЖАНИЕ

1.     Пояснительная записка…………..………………………………….……….…….....3

2.      Методические рекомендации по теме «Прямые и плоскости в пространстве»….4

3.  Задачи для самостоятельного решения…………….……………………….…….....8

4.  Литература…….……………………………………………………………………….9

Пояснительная записка.

   Методические рекомендации по теме «Прямые и плоскости в пространстве», предназначены для студентов 1 курса.

   Методические рекомендации содержит вопросы по теории и задачи, позволяющие проконтролировать уровень овладения студентами действий, соответствующих и учебным умениям, и навыкам и продолжает формировать общие и предметные компетентности, реализуют дидактический принцип связи теории с практикой и ориентированы на решение следующих задач:

- углубление, закрепление и конкретизацию знаний, полученных на лекциях и в процессе самостоятельной работы;

- формирование практических умений и навыков, необходимых в будущей профессиональной деятельности;

- развитие самостоятельности и т.д.

   Основная цель — познакомить студентов с содержанием курса стереометрии, с основными понятиями и аксиомами, принятыми в данном курсе, вывести первые следствия из аксиом, дать представление о геометрических телах и их поверхностях, об изображении пространственных фигур на чертеже, о прикладном значении геометрии.

   Изучение стереометрии должно базироваться на сочетании наглядности и логической строгости. Опора на наглядность — непременное условие успешного усвоения материала, и в связи с этим нужно уделить большое внимание правильному изображению на чертеже пространственных фигур.

   «Стереометрия»- раздел геометрии, в котором изучаются фигуры в пространстве.

«Аксиомы»- утверждения, содержащиеся в формулировках основных свойств простейших фигур, которые не требуют доказательства.

В стереометрии появляется новая фигура – плоскость.                    

 Плоскость - ровная поверхность (поверхность стола, доски), изображаемая в виде параллелограмма, обозначается греческими буквами  

Аксиома 1: Через любые три точки, не лежащие на одной прямой, проходит плоскость, и притом только одна.

Аксиома 2: Если две точки прямой лежать в плоскости, то все точки прямой лежат в этой плоскости.

Аксиома 3: Если две плоскости имеют общую точку, то они имеют общую прямую, на которой лежат все общие точки этих плоскостей.

   Следствия из аксиом:

1.      Через прямую и не лежащую на ней точку проходит плоскость, и притом только одна.

2.      Через две пересекающиеся прямые проходит плоскость, и притом только одна.

Взаимное расположение прямых и плоскостей.

Способы задания плоскости.

1.      Тремя точками, не лежащими на одной прямой.

2.      Прямой и точкой вне ее                                         

3.      Двумя пересекающимися прямыми                     

Расположение двух плоскостей.

1.      Плоскости параллельны (не имеют общих точек)

2.      Плоскости пересекаются по прямой                       

Расположение прямой и плоскости.

1.      Прямая лежит в плоскости               

2.     Прямая пересекает плоскость         

3.      Прямая и плоскость параллельны   

Расположение двух прямых.

1.Две прямые лежат в одной плоскости

А) пересекаются        

Б) параллельны          

2. Две прямые не лежат в одной плоскости

А) скрещиваются       

Две прямые называются скрещивающимися, если они не лежат в одной плоскости.

Теорема: Если одна из двух прямых лежит в некоторой плоскости, а другая прямая пересекает эту плоскость в точке, не лежащей на первой прямой,  то эти прямые скрещивающиеся.

   Метод проецирования заключается в том, что любая из множества точек пространства может быть спроецирована с помощью проецирующих лучей на любую поверхность (плоскость).

   Параллельное проецирование– это проецирование, при котором центр проецирования удален в бесконечность. При этом проецирующие лучи параллельны между собой.

При параллельном проецировании сохраняются следующие свойства фигур:

- Свойство фигуры быть точкой, прямой и плоскостью.

- Свойство фигур иметь пересечение.

- Деление отрезка в данном отношении.

- Параллельность прямых и плоскостей.

- Свойство фигуры быть треугольником, параллелограммом, трапецией.

- Отношение длин параллельных отрезков.

- Отношение площадей двух фигур.

При параллельном проецировании не сохраняются следующие свойства фигур:

- Свойство прямых и плоскостей образовывать между собой углы определенной градусной меры (в частности быть взаимно перпендикулярными).

- Отношение длин не параллельных отрезков.

- Отношение величин углов между прямыми (в частности, свойство луча быть биссектрисой угла).

Изображение отрезка

Произвольный отрезок на чертеже можно считать изображением данного отрезка.

Изображение треугольника

В качестве изображения данного треугольника на чертеже можно брать произвольный треугольник.

Изображение параллелограмма

Изображением данного параллелограмма можно считать произвольный параллелограмм.

В частности изображением прямоугольника, ромба и квадрата будет параллелограмм.

Изображение окружности

Параллельной проекцией окружности является эллипс.

Эллипс используют при изображении на плоскости цилиндров, конусов, усечённых конусов и сфер.

Углы между прямыми и плоскостями.

  Углом между пересекающимися прямыми, называется наименьший из углов, образованных при пересечении этих прямых (если при пересечении образовались четыре равных угла, то прямые перпендикулярны).

   Углом между двумя скрещивающимися прямыми называется угол между двумя пересекающимися прямыми, соответственно параллельными данным скрещивающимся прямым.

 Угол между прямой и плоскостью – это угол между прямой и её проекцией на эту плоскость.

   Угол между плоскостями равен углу между прямыми, по которым они пересекаются с любой плоскостью, перпендикулярной их линии пересечения.

Этот угол не зависит от выбора такой плоскости.

Угол между двумя параллельными плоскостями принимается равным нулю.

Перпендикуляр и наклонная.

   Перпендикуляром, опущенным из данной точки данную плоскость, называется отрезок, соединяющий данную точку с точкой плоскости и лежащий на прямой, перпендикулярной плоскости. Конец этого отрезка, лежащий в плоскости, называется основанием перпендикуляра.
   Наклонной, проведенной из данной точки к данной плоскости, называется любой отрезок, соединяющий данную точку с точкой плоскости, не являющийся перпендикуляром к плоскости. Конец отрезка, лежащий в плоскости, называется основанием наклонной.

   Отрезок, соединяющий основания перпендикуляра наклонной, проведенных из одной и той же точки, называется проекцией наклонной.

AB – перпендикуляр к плоскости α.
AC – наклонная, CB – проекция.
С – основание наклонной, B - основание перпендикуляра.

Задача 1.

Параллельные плоскости α и β пересекают стороны угла АВС в точках А1, С1, А2, С2 соответственно.
Найти ВС1, если А1В : А1А1 = 1 : 3, ВС2 = 12.

Решение.

Рассмотрим рис. 1.

1) Так как А1В : А1А2 = 1 : 3, то А1В = х, А1А2 = 3х.

2) Плоскость (АВС) пересекает плоскость α по прямой А1С1, а плоскость β – по прямой А2С2. Так как плоскости α и β параллельны, то параллельны и прямые А1С1 и А2С2.

3) Рассмотрим угол АВС. По теореме Фалеса выполняется:

ВА1/ВА2 = ВС1/ВС2.

Кроме того, ВА2 = ВА1 + А1А2, а значит, учитывая пункт 1    ВА2 = ВА1 + А1А2 = х + 3х = 4х.

Тогда х/(4х) = ВС1/12, то есть ВС1 = 3.   Ответ: 3.

Задача 2.

 Треугольник АВС – прямоугольный и равнобедренный с прямым углом С и гипотенузой 4 см. Отрезок СМ перпендикулярен плоскости треугольника и равен 2 см. Найдите расстояние от точки М до прямой АВ.

Дано: ∆АВС

          С – прямой угол, АС = ВС,

          АВ = 4 см

           СМ ┴ (АВС)

           СМ = 2 см

Найти: МК (расстояние от М до АВ)

                      Решение:

                ∆МСК – прямоугольный     

               (МС┴ (АВС), то МС┴СК)

               МС = 2 см, найдем СК

               ∆ВСК – равнобедренный (угол  

              при вершине В - 45˚)

               КС = КВ = 2 см

                                                                                                  По теореме Пифагора:              

                                                                            МК =

Задачи для самостоятельного решения.

1. Отрезок АВ имеет с плоскостью α единственную общую точку А. Точка С делит его в отношении 2:1, считая от точки А. Через точки В и С проведены параллельные прямые, пересекающие плоскость α соответственно в точках С₁ и В₁ . Длина отрезка АС₁ равна 12 см. Найти длину АВ_1.
2. треугольник АВС – прямоугольный    и равнобедренный с прямым углом С и гипотенузой 6 см. Отрезок СМ перпендикулярен плоскости треугольника, расстояние   от точки М до прямой АВ равно 5 см. Найти длину отрезка СМ.
3. Отрезок АВ имеет с плоскостью α единственную общую точку А. Через его середину С и точку В проведены параллельные прямые, пересекающие плоскость α соответственно в точках С₁  и В₁ . Длина отрезка АС₁ равна 8 см. Найти длину АВ₁.
4. Середина С отрезка АВ принадлежит плоскости α. Через концы отрезка АВ проведены параллельные прямые, пересекающие плоскость α в точках А₁ и В_1. Длина А₁С равна

      8 см. Найти длину А₁В₁.

5. Треугольник АВС – прямоугольный и равнобедренный с прямым углом С и гипотенузой 8 см. Отрезок СМ перпендикулярен плоскости треугольника и равен 3 см. Найти расстояние от точки М до прямой АВ.
6. Телефонная проволока длиной 15 м протянута от телефонного столба, где она прикреплена на высоте 8 м от поверхности земли, к дому, где её прикрепили на высоте 20 м. Найти расстояние между домом и столбом, предполагая, что проволока не провисает.
7. Верхние концы двух вертикально стоящих столбов, удаленных на расстоянии 3,4 м, соединены перекладиной. Высота одного столба 5,8 м, а другого 3,9 м. Найдите длину перекладины.
8. К плоскости треугольника из центра вписанной в него окружности радиуса 0,7 м восстановлен перпендикуляр длиной 2,4 м. Найдите расстояние от конца этого перпендикуляра до сторон треугольника.
9. Расстояние от данной точки до плоскости треугольника равно 1,1 м, а до каждой из его сторон 6,1 м. Найдите радиус окружности, вписанной в этот треугольник.

Литература.

1. Костицин В. Н. Практические занятия по стереометрии / В. Н. Костицин. – М.: Издательство «Экзамен», 2004. – 160 с.

2 Потоскуев Е. В. Геометрия. 10 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений с углубленным изучением математики/ Е. В. Потоскуев, Л. И. Звавич. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2005. – 223 с.

3. Потоскуев Е. В. Геометрия. 11 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений с углубленным изучением математики/ Е. В. Потоскуев, Л. И. Звавич. – 3-е изд., стереотип. –с. М.: Дрофа, 2006. – 368 с.

4. Потоскуев Е. В. Геометрия. 11 кл.: задачник для общеобразовательных учреждений с углубленным изучением математики/ Е. В. Потоскуев, Л. И. Звавич. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2005. – 235 с.

5. Поурочные разработки по геометрии: 10 класс/ Сост. В. А. Яровенко. – М.: ВАКО, 2007. – 304 с.

6. Роганин А. Н. Алгебра и геометрия в таблицах и схемах./ А. Н. Роганин, В. А. Дергачев. – Ростов на Дону: Феникс, 2006. – 222 с.