Файл: Моиз Э.Э. Геометрия.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 255

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

13.Всегда ли объединение двух полуплоскостей А является плоскостью? Бывает ли оно хотя бы иногда плоскостью? Объясните.

14.Дополните следующие утверждения, рассмо­

трев

рисунок: ...

Е

разбивает

пространство

 

 

 

на ...

Н х и

. . . . Мы знаем,

что А и ... лежат по

 

 

 

одну

сторону от

...

, так

как

... не

пересекает

 

 

 

плоскости Е . Точно так же точки В

и D лежат

 

 

 

по ... от плоскости Е , так

как

...

. Мы

можем

 

 

доказать, что А С ... , показав, что А и ... ле­

 

 

 

жат по ... от плоскости Е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

Нарисуйте прямую

I,

разбивающую плоскость на две полуплоскости.

Обоз­

 

начьте эти

полуплоскости

буквами

 

Н х и Н 2■ Выберите в

Н х точки D

и К

 

и # 2— точку F .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) Каково

пересечение

отрезка

D K

и прямой

/? Почему?

 

 

 

B ) Каково пересечение отрезка

K F

и прямой

/? Почему?

 

 

16+

Каж дая

из плоскостей

 

Е , F

и G пересекает

 

 

 

две другие

плоскости,

как

показано

на

рисун-

 

 

<•

ке. На сколько

выпуклых

областей

разбивают

 

 

 

они пространство?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17+

Вы

«выигрываете»

если,

не

отрывая

каран­

 

 

 

даша

от бумаги,

сумеете

провести

его по всем

 

 

 

отрезкам данной фигуры

ровно

по одному разу.

 

 

 

Перерисуйте изображенные ниже фигуры на

 

 

 

отдельном листе бумаги и постарайтесь обнару­

 

 

 

жить, какие две из этих пяти фигур позволяют

 

 

 

вам

«выиграть».

Существует ли

способ,

позво­

 

 

 

ляющий строить

разнообразные

фигуры,

не

позволяющие

вам «выиграть»?

а)

6)

в)

18+ Д ве из

трех фигур,

изображенных на рисунке ниже, можно

нарисовать,

не отрывая карандаша

от бумаги и не проводя его по одному

и тому же

отрезку

дважды, а третью — нельзя. Какие две фигуры можно

нарисовать

таким способом? Попытайтесь нарисовать каждую из этих фигур таким спо­ собом на своем листе бумаги. Можно ли прийти к нужному заключению без проб?



УГЛЫ И ТРЕУГОЛЬНИКИ

§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Угол — это фигура, похожая на одну из следующих фигур:

Определения

Если два луча имеют одно и то же начало, но не принадлежат одной прямой, то их объединение есть угол . Два данных луча на­ зываются с т о р о н а м и угла, а их общее начало его в е р ш и н о й .

Если сторонами угла являются лучи AB и АС, то угол обозна­ чается символом ДВАС или ДСАВ.

Не имеет значения, какая сторона угла упомянута первой. Не существен­

но также и то,

какие точки вы

выбере­

те

на каждой

из двух

сторон,

чтобы

их

определить.

Угол

на нижнем ри­

сунке

слева с одинаковым основанием

можно обозначить

символом

ДВА С,

или

Д DAE,

или

Д ВА Е

и

т. д. Если ясно, какие стороны

имеетугол,

то для краткости можно даже просто писать ДА.

А на фигурах вроде той,

что изображена справа, «внутри» углов

стоят цифры и буквы, так что вместо ДВАС можно писать ДІ, вместо Д С А й можно писать Д а и т. д.

Стороны угла являются лучами, а не отрезками. Поэтому фигура, изображенная слева, углом не является.

83

(Разумеется, она определяет некоторый угол, изображенный

на

том же рисунке справа, аналогично тому как отрезок опреде­

ляет некоторую прямую,

не

являясь ею.)

из

Треугольник—это фигура, выглядящая примерно так, как одна

фигур,

изображенных

на

рисунке:

 

в

в

 

в

Определения

Если А, В и С— любые три неколлинеарные точки, то объеди­

нение трех отрезков ÄB, АС и ВС называется

т р е у г о л ь н и ­

к о м и обозначается символом /\А В С . Точки

А,

В

и С

называ­

ются в е р ш и н а м и

треугольника, а отрезки

ÄB,

АС и

ВС

его с т о р о н а м и .

Каждый /\А В С определяет три угла, а именно

Z.BAC, /_АВС, /_АСВ; они называются у г л а м и

/\А В С . (Если

очевидно, о каком треугольнике идет речь, то их

часто просто

обозначают как /_А, /_В и

/_С.)

 

 

 

 

Заметим, что когда мы

рисуем какой-нибудь

треугольник,

мы вовсе не обязаны рисовать его углы. Как школа «порождает» своих выпускников, но не включает их, так и треугольник опре­ деляет свои углы, но не включает их. Если мы захотим нари­

совать эти углы, нам

нужно будет продолжить стороны треуголь­

ника и приделать

к

ним стрелки, как показано на

рисунке

внизу слева. Обычно в этом нет необходимости, потому

что оче­

видно, что это за

углы.

 

ность угла.

Определения

 

Пусть /_ВАС— угол на плоскости Е. Точка

Р принадлежит

в н у т р е н н о с т и Z ВАС (лежит в н у т р и

этого угла), если

84


1°. Р и В лежат по одну и ту же сторону от прямой АС;

2°. Р и С лежат по одну и ту же сторону от прямой AB. В н е ш н о с т ь /.В А С есть множество всех точек плоскости Е, не принадлежащих углу и не лежащих внутри его. (Если точка Q принадлежит внешности / В А С , то говорят, что она лежит вне этого угла.)

Можно проверить это определение на том же рисунке и убе­ диться, что оно выражает именно то, что здесь имелось в виду. Например, точка Р лежит внутри угла, потому что она удов­ летворяет и условию 1°, и условию 2°. Точка Q1 лежит вне угла:

она удовлетворяет условию 1°, но не удовлетворяет условию

2°.

Точка Q2 лежит вне угла: она

не удовлетворяет ни

условию

1°,

ни условию 2°. Точка Q3 удовлетворяет условию 2°, но не удов­

летворяет условию 1°.

угла мы определили

как пересе­

Заметим, что внутренность

чение двух полуплоскостей. Одна из них является стороной пря­

мой АС, содержащей точку В, а другая—стороной прямой AB, содержащей точку С:

Что такое внутренность и внешность треугольника, видно из следующего рисунка:

В

Определения

Точка принадлежит в н у т р е н н о с т и треугольника (лежит в н у т р и треугольника), если она лежит внутри каждого из

85

углов этого треугольника. Точка принадлежит

в н е ш н о с т и

треугольника (лежит вн е треугольника),

если она принадлежит

плоскости этого

треугольника, но

не

принадлежит

самому

треугольнику и не лежит внутри его.

 

 

 

Как

и прежде,

можно проверить

это определение на

нашем

рисунке

и убедиться, что оно выражает именно то, что мы имели

в виду.

(Если бы мы только потребовали,

чтобы точка

лежала

внутри

каких-либо двух углов треугольника, а не

внутри всех

трех, то пришли бы мы к тому же самому понятию внутренности треугольника?) Любые определения намного легче выучить, если сначала продумать их наглядный смысл. В самом деле, когда ,зы забываете определение, то это обычно происходит по той

причине, что вы пытались заучить его наизусть,

не стараясь

внимательно разобрать, насколько оно выражает те

идеи,

кото­

рые имелись при этом в виду.

 

 

 

Задачи к §

1

 

 

 

 

( З а м е ч а н и е .

Начиная

с этого момента мы, вместо

того чтобы

писать

«точка

В

лежит между точками

А и С», пользуемся в задачах символом А — В — С .)

1.

Дополните следующее определение:

 

 

 

 

Угол есть ... двух . . . . имеющих одно и то же

. . . , но н е ___

 

2.

Дополните следующее

определение:

 

 

 

 

Треугольник есть ... трех, соединяющих

 

 

 

 

каждую пару из трех ___

 

 

 

3.

На этом рисунке точки /<, Р и Н коллинеарны.

 

 

 

 

Назовите все пять имеющихся на этом рисунке

 

 

 

 

углов.

 

 

 

 

 

4. Дан Д Л В С .

Являются1 ли отрезки АС и A B

С

сторонами А

А? Объясните.5

 

5.Сколько углов определяется изображенной на этом рисунке фигурой? Назовите их. Сколько из них можно, не опасаясь ошибки, обозначить, указывая только букву, отвечающую вершине угла?

86


6.Могут ли два угла треугольника иметь об­ щую сторону? Объясните.

7.Сколько углов имеется на этом рисунке? (Их здесь больше шести.)

8.Верно ли следующее утверждение: £\АВС

есть объединение а С А В и А С В А 7 Почему?

9.Какие точки на этом рисунке лежат

a)

внутри а С А В ;

B )

вне а Е В С ;

c)

внутри A A B D ;

d)

вне А А BQ}

10.Лежит ли вершина угла внутри этого угла? вне его?

11.На сколько областей треугольник разбивает плоскость этого треугольника?

12.На сколько областей углы треугольника разбивают плоскость этого треугольника?

М

13. Назовите все треугольники на левом рисунке. (Их здесь больше четырех.)

14. Сколько треугольников имеется на рисунке справа? (Один из способов решения этой задачи состоит в следующем' выпишем буквы { Р , R , Я , М , D, К } , за­ тем составим всевозможные сочетания из трех входящих в это множество букв и каждое из них проверим на рисунке.)

15. Является ли внутренность угла выпуклым множеством? А внешность угла?

16.Является ли треугольник выпуклым множеством?

17.Является ли внутренность треугольника выпуклым множеством? А его внешность?

18. Дан Д А В С и точка

Р внутри А А и,

кроме того, вне А С . Какое заклю ­

чение можно сделать

относительно точки

Р }

§7

1 9 *. а) Может ли

точка лежать

вне

треугольника и внутри какого-либо из

 

его

углов?

Нарисуйте.

 

 

 

 

 

 

Ь)

Может ли точка лежать вне треугольника и вне

каждого из

его углов?

 

Нарисуйте.

 

 

 

 

 

 

 

 

2 0 *. Дан

Д

А В С

и точка Р . Точки

Р

и А лежат по одну сторону от прямой

В С

;

точки Р

и В лежат по одну

сторону от прямой А С .

 

a)

Лежит ли точка

Р внутри

А А С В?

 

 

 

B ) Лежит ли точка Р внутри

Д А С В ?

 

 

 

21+ . Дан

А А В С

и точки D, Е ,

F ,

G,

где

A — D — B ,

В — Е С,

C — D — F ,

D — G— E.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) Лежит ли точка G внутри

или

вне Д Л В С ?

 

 

B ) Пересекает ли луч BG отрезок АС?

 

 

 

c) Леж ат ли точки

G и F по противоположные стороны от ... ?

 

d)

К ак

вы можете

обосновать

свой

ответ

на вопрос

а)?

 

§ 2. НЕСКОЛЬКО ЗАМЕЧАНИИ ОБ УГЛАХ

Углы, как мы их определили в этой главе, являются просто некоторыми множествами точек.

Порядок, в котором указываются стороны угла, не имеет абсо­ лютно никакого значения.

Это самая простая форма идеи угла; именно она нужна нам в этом курсе. Однако позднее, когда вы будете изучать тригономет­ рию, понятие угла приобретет для вас и другую форму. В три­ гонометрии будет играть существенную роль то, какая сторона угда упомянута первой, а какая — второй:

Иными

словами,

в тригонометрии мы

различаем

/

САВ и

/.В А С . У

/ С А В сторона АС является начальной, а сторона AB

конечной,

а у / В А С

начальной является

сторона AB,

а

конеч­

ной—сторона АС. Такого рода углы называются направленными

88