Лекция 53. Свойства геометрических фигур на плоскости

План:

1. Геометрические фигуры на плоскости и их свойства

2. Углы, параллельные и перпендикулярные прямые

3. Параллельные и перпендикулярные прямые

Геометрическую фигуру определяют как любое множество точек. Отрезок, прямая, круг, шар – геометрические фигуры.

Если все точки геометрической фигуры принадлежат одной плоскости, она называется плоской. Например, отрезок, прямоугольник – это плоские фигуры. Существуют фигуры, не являющиеся плоскими. Это, например, куб, шар, пирамида.

Так как понятие геометрической фигуры определено через понятие множества, то можно говорить о том, что одна фигура включена в другую (или содержится в другой), можно рассматривать объединение, пересечение и разность фигур.

Например, объединением двух лучей АВ и МК является прямая КВ, а их пересечение есть отрезок АМ.

К А М В

Различают выпуклые и невыпуклые фигуры. Фигура называется выпуклой, если она вместе с любыми двумя своими точками содержит также соединяющий их отрезок.

Фигуры F₁ выпуклая, а фигура F₂ - невыпуклая.

F₁ F₂

Выпуклыми фигурами являются плоскость, прямая, луч, отрезок, точка, круг.

Для многоугольников известно другое определение: многоугольник называется выпуклым, если он лежит по одну сторону от каждой прямой, содержащей его сторону. Так как равносильность этого определения и данного выше для многоугольника доказана, то можно пользоваться и тем, и другим.

Рассмотрим некоторые понятия, изучаемые в школьном курсе геометрии, их определения и свойства, принимая их без доказательства.

1. Углы

Угол – это геометрическая фигура, которая состоит из точки и двух лучей, исходящих из этой точки. Лучи называются сторонами угла, а их общее начало – его вершиной.

Угол обозначают по-разному: указывают либо его вершину, либо его стороны, либо три точки: вершину и точки на сторонах угла: ÐА, Ð (k, l), ÐАВС.

Угол называется развернутым, если его стороны лежат на одной прямой.

Угол, составляющий половину развернутого угла, называется прямым. Угол, меньший прямого, называется острым. Угол, больший прямого, но меньший развернутого, называется тупым.

Плоский угол – это часть плоскости, ограниченная двумя различными лучами, исходящими из одной точки.

Существуют два плоских угла, образованных двумя лучами с общим началом. Они называются дополнительными.

А

О

В

Углы, которые рассматриваются в планиметрии, не превосходят развернутого.

Два угла называются смежными, если у них одна сторона общая, а другие стороны этих углов являются дополнительными полупрямыми.

Сумма смежных углов равна 180º. Справедливость этого свойства вытекает их определения смежных углов.

Два угла называются вертикальными, если стороны одного угла являются дополнительными полупрямыми сторон другого.

Вертикальные углы равны.

1. Параллельные и перпендикулярные прямые

Две прямые на плоскости называются параллельными, если они не пересекаются

Если прямая a параллельна прямой b, то пишут a║b.

Рассмотрим некоторые свойства параллельных прямых, и прежде всего признаки параллельности.

Признаками называют теоремы, в которых устанавливается наличие какого-либо свойства объекта, находящегося в определенной ситуации. В частности, необходимость рассмотрения признаков параллельности прямых вызвана тем, что нередко в практике требуется решить вопрос о взаимном расположении двух прямых, но в то же время нельзя непосредственно воспользоваться определением.

Рассмотрим следующие признаки параллельности прямых:

1. Две прямые, параллельные третьей, параллельны друг другу.

2. Если внутренние накрест лежащие углы равны или сумма внутренних односторонних углов равна 180º, то прямые параллельны.

Справедливо утверждение, обратное второму признаку параллельности прямых: если две параллельные прямые пересечены третьей, то внутренние накрест лежащие углы равны, а сумма односторонних углов равна 180º.

Важное свойство параллельных прямых раскрываются в теореме, носящей имя древнегреческого математика Фалеса: если параллельные прямые, пересекающие стороны угла отсекают на одной его стороне равные отрезки, то они отсекают равные отрезки и на другой его стороне.

Две прямые называются перпендикулярными, если они пересекаются под прямым углом.

Если прямая а перпендикулярна прямой b, то пишут a^b.

Основные свойства перпендикулярных прямых нашли отражение в двух теоремах:

1. Через каждую точку прямой можно провести перпендикулярную к ней прямую, и только одну.

2. Из любой точки, не лежащей на данной прямой, можно опустить на эту прямую перпендикуляр, и только один.

Перпендикуляром к данной прямой называется отрезок прямой, перпендикулярной данной, имеющей концом их точку пересечения. Конец этого отрезка называется основанием перпендикуляра.

Длина перпендикуляра, опущенного из данной точки на прямую, называется расстояниемот точки до прямой.

Расстоянием между параллельными прямыми называется расстояние от какой-нибудь точки одной прямой до другой.