Из точек А и В, лежащих в двух перпендикулярных плоскостях, опущены перпендикуляры АС и BD на прямую пересечения плоскостей. Найдите длину отрезка AB, если AD = BC = 5 м, DC = 1м. с рисунком
Задача и план решения:
- Пусть две перпендикулярные плоскости пересекаются по прямой l. Пусть l будет осью z.
- Плоскость P1 (например, xz‑плоскость) содержит точку A и проекцию C на l. Пусть A = (a, 0, zA), C = (0, 0, zA).
- Плоскость P2 (например, yz‑плоскость) содержит точку B и проекцию D на l. Пусть B = (0, b, zB), D = (0, 0, zB).
- Тогда AC перпендикулярна l и BC, AD записываются через координаты.
Рисунок (упрощённый ASCII-схема):
- l — прямая пересечения плоскостей (ось z)
- A лежит в первой плоскости, проектируется к C на l
- B лежит во второй плоскости, проектируется к D на l
A(a,0,zA) ----> C(0,0,zA) на l
| ^
| AC = |a| | DC = |zB - zA| = 1
P1 z-axis l D(0,0,zB)
| v
B(0,b,zB) ----> D(0,0,zB)
Доказательство и решение:
- DC = |zB − zA| = 1, обозначим delta = zB − zA, тогда delta^2 = 1.
- BC^2 = b^2 + (zB − zA)^2 = b^2 + delta^2. По условию BC = 5, значит:
b^2 + 1 = 25 → b^2 = 24.
- AD^2 = a^2 + (zA − zB)^2 = a^2 + delta^2. По условию AD = 5, значит:
a^2 + 1 = 25 → a^2 = 24.
- Требуется AB. Вектор AB = (a − 0, 0 − b, zA − zB) = (a, −b, −delta). Следовательно:
AB^2 = a^2 + b^2 + delta^2 = 24 + 24 + 1 = 49.
Значит AB = 7.
Ответ: AB = 7 м.
Комментарий:
- Величины a, b могут менять знак (разные положения A относительно C по оси x и B относительно D по оси y), но длина AB останется равной 7 благодаря симметрии задачи.
- Можно легко проверить, что для любых знаков a, b и delta с указанными модами результатов будет тот же ответ.