Kaks tasandit ruumis

Kaks tasandit ruumis võivad olla paralleelsed või mitte­paralleelsed.

Kaht tasandit α ja β nimetatakse paralleelseteks ja tähistatakse sümboliga α || β, kui neil ei ole ühtegi ühist punkti.

Kui kaks tasandit omavad ühiseid punkte, siis on neid lõpmatult palju ja nad kuuluvad kõik ühisele sirgele. Seda sirget nimetatakse tasandite lõike­sirgeks.

Mitte­paralleelseid tasandeid nimetatakse lõikuvateks. Seda, et tasandid α ja β lõikuvad mööda sirget s, tähistatakse sümboliga α ∩ β = s.

Tasandite paralleelsuse selgitamiseks kasutatakse tasandite paralleelsuse tunnust.

TEOREEM. Kui ühe tasandi kaks lõikuvat sirget on paralleelsed teise tasandiga, siis on need tasandid paralleelsed.

Tõestus

Eeldame, et tasandi β sirged a ja b on paralleelsed tasandiga α ja väidame, et sellisel juhul tasandid α ja β ei oma ühiseid punkte (joon. 2.14).

Oletame vastu­väiteliselt, et tasandid α ja β omavad ühiseid punkte. See tähendab, et need tasandid lõikuvad mööda mingit sirget c.

Joon. 2.14

Sirged a, b ja c asuvad tasandil β, kus­juures pole võimalik, et kumbki sirgetest a ja b ei lõiku sirgega c (miks?). Lõikugu näiteks sirged a ja c. Kuna sirge c asub ühtlasi ka tasandil α, siis asub sirgete a ja c lõike­punkt samuti tasandil α. Seega vähemalt üks sirge a punktidest asub tasandil α. See aga on vastu­olus meie eeldusega, et sirged a ja b on paralleelsed tasandiga α. Seega pole tõene ka oletus, et tasandid α ja β lõikuvad. Järelikult α || β. ♦

Paralleelsete tasandite korral saab rääkida tasandite­vahelisest kaugusest.

Kahe paralleelse tasandi vaheliseks kauguseks on nende ühisel normaalil asuva tasandite vahelise lõigu pikkus.

Kaks lõikuvat tasandit moodustavad alati teatava nurga. Olgu tasandite α ja β lõike­sirge c. Joonestame sellele sirgele tema mingist punktist A kaks rist­sirget a ja b nii, et üks neist kuuluks tasandile α, teine tasandile β (joon. 2.15). On selge, et nii joonestatud sirgete­vahelise nurga suurus ei sõltu punkti A asukohast sirgel c. Kui muuta punkti A asu­kohta sirgel, siis saame esi­algse nurgaga paralleelsete haaradega nurga, s.t esi­algse nurgaga võrdse nurga. See asja­olu lubabki ülal­esitatud konstruktsiooniga saadud sirgete­vahelist nurka nimetada tasandite α ja β vaheliseks nurgaks.

Joon. 2.15

Kahe tasandi vaheliseks nurgaks nimetatakse nende tasandite lõike­sirgele joonestatud selliste lõike­sirgega ristuvate sirgete vahelist nurka, millest üks asub ühel, teine teisel tasandil.

Paneme tähele, et tasandite­vaheline nurk on defineeritud kui sirgete vaheline nurk. See tähendab, et tasandite­vaheline nurk pole suurem kui 90°. Kui tasandite­vaheline nurk on 90°, siis öeldakse, et tasandid ristuvad. Tasandite α ja β ristumist tähistatakse sümboliga α ⟘ β.

Paralleelsete tasandite vaheliseks nurgaks loetakse nurk 0°.

Kahe tasandi lõikumisel räägitakse veel kahe­tahulistest nurkadest. Kaks lõikuvat tasandit jaotavad ruumi neljaks osaks. Iga­üht neist osadest koos neid ääristavate pool­tasanditega nimetatakse kahe­tahuliseks nurgaks. Selle nurga mõõtmiseks kasutatakse sama konstruktsiooni, mida tasandite vahelise nurga korralgi. Erinevus on siin vaid selles, et kahe­tahuline nurk võib olla ka nüri­nurk (vt nurk γ joon. 2.16).

Joon. 2.16

Ülesanded A

Ülesanne 386. Korra­pärane kuus­nurkne prisma
Joon. 2.17
  • Leidke selle prisma paralleelsed tahud. Põhjendage oma väited.
  • Leidke selle prisma paralleelsete tahkude vahelised kaugused, kui prisma põhi­serv on a ja külg­serv h.
    Vastus. Selle prisma paralleelsete tahkude vahelised kaugused on  ja .
Joon. 2.17
  • Leidke selle prisma ristuvad tahud.
  • Leidke nurgad selle prisma tahkudega määratud tasandite vahel.
    Vastus. Selle prisma tahkudega määratud tasandite vahel on nurgad °, ° ja °.
Joon. 2.17
  • Leidke prisma sisse avanevad kahe­tahulised nurgad.
  • Leidke nurk punktidega A, G, J ja A, G, H määratud tasandite vahel.
    Vastus. Nende punktidega määratud tasandite vaheline nurk on °.
Ülesanne 387. Tasandid
  • Kaks tasandit, mis on paralleelsed kolmanda tasandiga, on oma­vahel paralleelsed.
  • Kaks tasandit, mis on risti ühe ja sama sirgega, on oma­vahel paralleelsed.
  • Kaks tasandit, mis on paralleelsed ühe ja sama sirgega, on oma­vahel paralleelsed.
  • Kaks tasandit, mille normaalid ristuvad, on oma­vahel risti.
  • Kui ühe tasandi normaal asub teisel tasandil, siis need tasandid ristuvad.
  • Kui kahe tasandi normaalid asuvad ühel tasandil, siis on need tasandid paralleelsed.
Ülesanne 388. Kahe­tahuline nurk
Joon. 2.18

Vastus. Selle nurga suurus no °.

Ülesanne 389. Kahe­tahuline nurk

Vastus. Selle punkti kaugus teisest tahust on  cm.

Ülesanne 390. Kahe­tahuline nurk

Vastus. Selle punkti kaugus nurga servast on  cm.

Ülesanne 391. Täis­nurkne kolm­nurk

Vastus. Täis­nurga tipu kaugus antud tasandist on  m.

Ülesanne 392. Kolm­nurkne püramiid

Vastus. Selle külg­tahu apoteem on  cm.

Ülesanne 393. Korra­pärane neli­nurkne püramiid

Vastus. Selle püramiidi külg­tahu ja põhi­tahu vaheline nurk on .

Ülesanne 394. Kolm­nurkne püramiid
Joon. 2.19

Vastus. Selle püramiidi kõrguse alus­punkti kaugused püramiidi põhi­servadest on  cm.

Ülesanne 395. Korra­pärane püramiid

Ülesanne 396. Püramiid

Vastus. Selle püramiidi kõrgus on  cm.

Ülesanded B

Ülesanne 397. Kahe­tahuline nurk

Vastus. Kolm­nurkade tippude vaheline kaugus on  cm.

Ülesanne 398. Kiiv­sirgete vaheline kaugus
  1. Tehke joonis kahest kiiv­sirgest a ja b ning tasandist α nii, et a asub tasandil α, b aga mitte.
  2. Skitseerige selline tasand β, mis oleks paralleelne tasandil α asuva sirgega a ja millele kuuluks seal mitte­asuv sirge b. Kas see on alati võimalik? Põhjendage.
  3. Skitseerige sirget a sisaldav tasand γ selliselt, et see oleks paralleelne tasandiga β. Kas see on alati võimalik? Põhjendage.
  4. Kas Teie poolt valmistatud joonisel olevatel kiiv­sirgetel leidub punkte, mille vaheline kaugus oleks väiksem tasandite β ja γ vahelisest kaugusest?
  5. Kirjeldage, kuidas leida kiiv­sirgete vahelist kaugust.

Kahe kiiv­sirge vaheliseks kauguseks nimetatakse vähimat kaugust nende sirgete selliste punktide vahel, millest üks asub ühel, teine teisel sirgel.

Ülesanne 399. Kuup
Joon. 2.20

Sirged

Kaugus

FG ja AH

 m

AE ja GC

 m

AH ja GB

 m

GB ja DC

 m

Ülesanne 400. Korra­pärane kuus­nurkne prisma
Joon. 2.17

Sirged

Kaugus

AB ja KE

 cm

KL ja CI

 cm

KL ja BI

 cm

AL ja CI

 cm

KC ja FH

 cm

KB ja DI

 cm

Ülesanne 401. Korra­pärane kuus­nurkne prisma
Joon. 2.17

Ülesanne 402. Püramiidi kõrgus

Vastus. Püramiidi kõrgus on  cm.

S=pr

S=p(p-a)(p-b)(p-c)

Ülesanne 403. Korra­pärane neli­nurkne prisma

Vastus. Prisma põhi­serva kaugus seda mitte­lõikavast prisma diagonaalist on  cm.