DISTANȚE ÎN CORPURI GEOMETRICE între puncte, la drepte și la plane - EXERCIȚII REZOLVATE (clasa a VIII-a)

Echipa Școala Virtuală · materie predată pe video de prof. Alexandra Pavel · publicat

Într-un corp geometric, distanța de la un punct la o dreaptă sau la un plan este lungimea perpendicularei duse din punct, iar ca s-o calculezi cauți triunghiul dreptunghic în care ea este catetă sau înălțime. Mai jos găsești cum alegi perpendiculara pentru fiecare tip de distanță și 8 exerciții rezolvate pas cu pas în cub, paralelipiped, prismă și piramidă, de la ușor la greu.

Tipurile de distanțe și cum găsești segmentul potrivit

În geometria în spațiu, distanța este întotdeauna lungimea celui mai scurt segment dintre două figuri. Pentru punct și dreaptă sau punct și plan, cel mai scurt segment este perpendiculara. Orice alt segment este ipotenuză într-un triunghi dreptunghic, deci este mai lung.

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D' cu trei distanțe: muchia AA' până la bază, D'C până la muchia BC și diagonala AC'ABCDA′B′C′D′
AA′ este distanța de la A′ la bază, D′C este distanța de la D′ la dreapta BC (pentru că BC⟂(DCC′)), iar AC′ este distanța dintre vârfurile A și C′.
  • Între două puncte: lungimea segmentului care le unește. În corpuri, de obicei o diagonală: diagonala unei fețe sau diagonala corpului. La paralelipipedul dreptunghic cu dimensiunile a, b, c, diagonala este a2+b2+c2, iar la cubul cu muchia a este a3.
  • De la un punct la o dreaptă: lungimea perpendicularei din punct pe dreaptă. Dacă dreapta este perpendiculară pe un plan care conține punctul, perpendiculara se vede imediat (exercițiul 2). Altfel, folosești teorema celor trei perpendiculare: proiectezi punctul pe un plan care conține dreapta, duci din proiecție perpendiculara pe dreaptă și unești.
  • De la un punct la un plan: lungimea perpendicularei pe plan. Ca s-o construiești, cauți o dreaptă din plan perpendiculară pe un plan care trece prin punct; în acel plan duci perpendiculara pe dreapta de intersecție.
  • De la o dreaptă paralelă cu un plan la acel plan și între două plane paralele: distanța de la orice punct al dreptei (sau al primului plan) la celălalt plan. Toate punctele sunt la fel de departe, deci alegi punctul cel mai comod.

Când distanța este înălțimea unui triunghi dreptunghic, o afli din aria lui, scrisă în două feluri:

h= c1⋅c2ip

unde c1, c2 sunt catetele, iar ip este ipotenuza. Această formulă apare des la distanța de la centrul bazei unei piramide la o față laterală și la distanța de la un vârf al cubului la un plan care taie cubul.

Ce perpendiculare ai gata făcute în corpuri: muchiile laterale ale prismei drepte (deci și ale cubului și paralelipipedului) sunt perpendiculare pe baze; înălțimea piramidei regulate cade în centrul bazei; apotema piramidei regulate este perpendiculară pe latura bazei; în paralelipipedul dreptunghic, o muchie a bazei este perpendiculară pe cele două fețe laterale care o întâlnesc doar într-un capăt (de exemplu, BC⟂(ABB′) și BC⟂(DCC′)).

Exerciții rezolvate : distanțe în corpuri geometrice

Încearcă întâi singur, apoi deschide rezolvarea și compară pașii.

EXERCIȚIUL 1Cele mai depărtate vârfuri ale unei cutiiușor

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA′B′C′D′ are AB=3 cm, BC=2 cm și AA′=6 cm. Calculează distanța de la A la C, distanța de la A la C′ și distanța de la B′ la D.

Exercițiul 1: paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D' cu AB = 3 cm, BC = 2 cm, AA' = 6 cm, diagonalele AC' și B'DABCDA′B′C′D′3 cm2 cm6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. AC este diagonala dreptunghiului ABCD: AC2= 32+22= 13, deci AC=13 cm.
  2. CC′⟂(ABC), deci triunghiul ACC′ este dreptunghic în C: AC′2=13+36=49, deci AC′=7 cm.
  3. Cu formula diagonalei: 32+22+62= 49= 7 cm, același rezultat.
  4. B′D este tot o diagonală a paralelipipedului, iar toate cele patru diagonale au aceeași lungime: B′D=7 cm.

Răspuns: AC=13 cm, AC′=B′D=7 cm

EXERCIȚIUL 2Distanța la o muchie, în cubușor

Cubul ABCDA′B′C′D′ are muchia de 5 cm. Calculează: a) distanța de la A′ la planul (ABC); b) distanța de la D′ la dreapta BC; c) distanța de la A la dreapta CC′.

Exercițiul 2: cubul ABCDA'B'C'D' cu muchia de 5 cm, segmentul D'C și diagonala ACABCDA′B′C′D′5 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) A′A⟂(ABC), deci distanța este muchia: 5 cm.
  2. b) BC⟂CD și BC⟂CC′, deci BC⟂(DCC′). Dreapta CD′ este în acest plan, deci BC⟂CD′: perpendiculara din D′ pe BC are piciorul în C.
  3. Distanța este D′C, diagonala feței DCC′D′: D′C=52 cm.
  4. c) CC′⟂(ABC), deci CC′⟂CA: perpendiculara din A pe CC′ are piciorul în C, iar distanța este AC=52 cm.

Răspuns: a) 5 cm; b) D′C=52 cm; c) AC=52 cm

EXERCIȚIUL 3De la vârful de sus la latura opusă, în prismăușor

Prisma triunghiulară regulată ABCA′B′C′ are latura bazei de 6 cm și muchia laterală de 3 cm, iar M este mijlocul lui BC. Calculează distanța dintre planele bazelor, distanța de la A la dreapta BC și distanța de la A′ la dreapta BC.

Exercițiul 3: prisma triunghiulară regulată ABCA'B'C' cu latura bazei de 6 cm, muchia laterală de 3 cm și M mijlocul lui BCABCA′B′C′M6 cm3 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Bazele sunt paralele, iar muchia AA′ este perpendiculară pe ele: distanța dintre plane este AA′=3 cm.
  2. În triunghiul echilateral ABC, mediana AM este și înălțime: distanța de la A la BC este AM= 632= 33 cm.
  3. BC⟂AM și BC⟂AA′ (muchia e perpendiculară pe bază), deci BC⟂(AA′M) și BC⟂A′M. Distanța de la A′ la BC este A′M.
  4. Triunghiul A′AM este dreptunghic în A: A′M2=9+27=36, deci A′M=6 cm.

Răspuns: 3 cm; AM=33 cm; A′M=6 cm

EXERCIȚIUL 4Prisma hexagonală: muchii și fețe opusemediu

Prisma hexagonală regulată ABCDEFA′B′C′D′E′F′ are latura bazei de 4 cm și muchia laterală de 6 cm. Calculează: a) distanța dintre dreptele paralele AA′ și DD′; b) distanța de la A′ la D; c) distanța dintre planele fețelor laterale opuse (ABB′A′) și (DEE′D′).

Exercițiul 4: prisma hexagonală regulată ABCDEFA'B'C'D'E'F' cu latura bazei de 4 cm și muchia laterală de 6 cmABCDEFA′B′C′D′E′F′4 cm6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) AD este o diagonală mare a hexagonului regulat, deci AD=2⋅4=8 cm. AD⟂AA′ și AD⟂DD′ (muchiile sunt perpendiculare pe bază), deci AD este perpendiculara comună: distanța este 8 cm.
  2. b) Triunghiul A′AD este dreptunghic în A: A′D2= 36+64= 100, deci A′D=10 cm.
  3. c) AB∥DE și AA′∥DD′, deci cele două fețe sunt în plane paralele. Distanța dintre ele este distanța dintre laturile paralele AB și DE ale hexagonului, măsurată pe un segment din bază perpendicular pe ambele (acel segment este perpendicular și pe muchiile laterale).
  4. Hexagonul este format din șase triunghiuri echilaterale cu latura 4 cm. Distanța dintre două laturi opuse este de două ori înălțimea unui astfel de triunghi: 2⋅432= 43 cm.

Răspuns: a) 8 cm; b) 10 cm; c) 43 cm

EXERCIȚIUL 5Trei distanțe în aceeași piramidămediu

Piramida triunghiulară regulată VABC are latura bazei de 63 cm și înălțimea VO=4 cm, unde O este centrul bazei, iar M este mijlocul lui BC. Calculează distanța de la O la dreapta BC, distanța de la V la dreapta BC și distanța de la V la vârful A.

Exercițiul 5: piramida triunghiulară regulată VABC cu latura bazei de 6√3 cm, înălțimea VO = 4 cm și M mijlocul lui BCABCVOM6√3 cm4 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Înălțimea bazei: AM= 63⋅32= 9 cm. O este centrul de greutate, deci OM= 93= 3 cm și OA=6 cm.
  2. OM⟂BC (este pe înălțimea AM), deci distanța de la O la BC este OM=3 cm.
  3. VO⟂(ABC) și OM⟂BC. Din teorema celor trei perpendiculare, VM⟂BC: distanța de la V la BC este apotema VM. În triunghiul VOM: VM2=16+9=25, VM=5 cm.
  4. Distanța de la V la A este muchia laterală. În triunghiul VOA: VA2=16+36=52, deci VA=213 cm.

Răspuns: OM=3 cm, VM=5 cm, VA=213 cm

EXERCIȚIUL 6O muchie paralelă cu un plan diagonalmediu

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA′B′C′D′ are AB=8 cm, BC=6 cm și AA′=4 cm. a) Arată că dreapta DD′ este paralelă cu planul (ACC′A′). b) Calculează distanța de la dreapta DD′ la planul (ACC′A′).

Exercițiul 6: paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D' cu AB = 8 cm, BC = 6 cm, AA' = 4 cm, planul diagonal ACC'A' și perpendiculara DE pe ACABCDA′B′C′D′E8 cm6 cm4 cm
Paralelismul și perpendicularitatea nu se citesc din desen: le arăți în rezolvare.
Rezolvare pas cu pas
  1. a) DD′∥AA′, iar AA′ este în planul (ACC′A′). O dreaptă paralelă cu o dreaptă din plan, care nu este în plan, este paralelă cu planul.
  2. b) Toate punctele dreptei sunt la aceeași distanță de plan, deci calculezi distanța de la D. Duci DE⟂AC, cu E∈AC.
  3. DE⟂AC și DE⟂AA′ (pentru că AA′⟂(ABC)), iar AC și AA′ sunt concurente în planul diagonal. Deci DE⟂(ACC′A′).
  4. În triunghiul ADC, dreptunghic în D: AC= 36+64= 10 cm, iar DE= AD⋅DCAC= 6⋅810= 4,8 cm.
  5. Înălțimea paralelipipedului nu a contat: distanța rămâne 4,8 cm pentru orice AA′.

Răspuns: a) DD′∥AA′⊂(ACC′); b) 4,8 cm

EXERCIȚIUL 7Centrul și un vârf al bazei față de o față lateralăgreu

Piramida triunghiulară regulată VABC are latura bazei de 123 cm și înălțimea VO=8 cm, iar M este mijlocul lui BC. a) Arată că BC⟂(VAM). b) Calculează distanța de la O la planul (VBC). c) Calculează distanța de la vârful A la planul (VBC).

Exercițiul 7: piramida triunghiulară regulată VABC cu latura bazei de 12√3 cm, înălțimea VO = 8 cm, M mijlocul lui BC și perpendiculara OP pe VMABCVOMP12√3 cm8 cm
Perpendiculara din A pe planul (VBC) nu este desenată: piciorul ei cade pe prelungirea lui MV, dincolo de V.
Rezolvare pas cu pas
  1. a) BC⟂AM (înălțime în triunghiul echilateral) și BC⟂VO (VO⟂(ABC)). AM și VO sunt concurente în O, deci BC⟂(VAM).
  2. b) AM= 123⋅32= 18 cm, OM=6 cm, iar VM= 64+36= 10 cm. În planul (VAM) duci OP⟂VM. Cum BC⟂(VAM), și OP⟂BC, deci OP⟂(VBC).
  3. În triunghiul VOM, dreptunghic în O: OP= VO⋅OMVM= 8⋅610= 4,8 cm.
  4. c) La fel, perpendiculara AQ din A pe dreapta VM este perpendiculară pe (VBC). AQ∥OP, iar punctele M, O, A sunt coliniare, cu MA=3⋅MO.
  5. Triunghiurile MOP și MAQ sunt asemenea (au unghiul din M comun și câte un unghi drept), deci AQ= 3⋅OP= 14,4 cm.

Răspuns: a) BC⟂(VAM); b) 4,8 cm; c) 14,4 cm

EXERCIȚIUL 8Tip Evaluare Națională: distanța de la un vârf la planul A'BDgreu

Cubul ABCDA′B′C′D′ are muchia de 6 cm, iar O este centrul bazei ABCD. a) Calculează distanța de la A′ la dreapta BD. b) Arată că distanța de la A la planul (A′BD) este 23 cm. c) Calculează distanța de la C la planul (A′BD).

Exercițiul 8: cubul ABCDA'B'C'D' cu muchia de 6 cm, O centrul bazei, triunghiul A'BD și perpendiculara AP pe A'OABCDA′B′C′D′OP6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) AO⟂BD (diagonalele pătratului) și A′A⟂(ABC). Din teorema celor trei perpendiculare, A′O⟂BD: distanța este A′O.
  2. AO= 622= 32 cm. În triunghiul A′AO, dreptunghic în A: A′O2=36+18=54, deci A′O=36 cm.
  3. b) BD⟂AO și BD⟂AA′, deci BD⟂(AA′O). Duci AP⟂A′O, cu P∈A′O. Atunci AP⟂BD și AP⟂A′O, două drepte concurente din planul (A′BD): AP⟂(A′BD).
  4. AP= AA′⋅AOA′O= 6⋅3236= 63= 23 cm.
  5. c) Fie CQ perpendiculara din C pe planul (A′BD). AP și CQ sunt perpendiculare pe același plan, deci paralele, și determină un plan care taie (A′BD) după dreapta PQ. Punctul O este pe AC și în (A′BD), deci O∈PQ.
  6. Triunghiurile dreptunghice APO și CQO au ipotenuzele egale (OA=OC) și unghiurile din O opuse la vârf, deci sunt congruente: CQ=AP=23 cm.

Răspuns: a) A′O=36 cm; b) 23 cm; c) 23 cm

Cum recunoști ce distanță ți se cere

  • „Distanța de la X la Y”, cu două vârfuri: cauți segmentul care le unește și un triunghi dreptunghic în care el este ipotenuză (de obicei o diagonală).
  • „Distanța de la un punct la o dreaptă”: verifici întâi dacă dreapta este perpendiculară pe o față care conține punctul; dacă nu, proiectezi punctul și folosești teorema celor trei perpendiculare.
  • „Distanța la un plan” sau „între plane paralele”: cauți o dreaptă din plan perpendiculară pe un plan prin punct, apoi duci perpendiculara pe dreapta de intersecție și o calculezi ca înălțime într-un triunghi dreptunghic.

Greșeli frecvente la distanțe în corpuri geometrice

  • Iei un segment oblic drept distanță. Distanța este doar perpendiculara. De la V la BC este apotema VM, nu muchia VB, care este mai lungă.
  • Pui piciorul perpendicularei într-un vârf „la ochi”. Desenul în perspectivă înșală. Justifică de fiecare dată unghiul drept: o dreaptă perpendiculară pe un plan, criteriul cu două drepte concurente sau teorema celor trei perpendiculare.
  • Calculezi distanța de la o dreaptă la un plan dintr-un punct oarecare, fără să verifici paralelismul. Doar dacă dreapta este paralelă cu planul toate punctele ei sunt la aceeași distanță. Arată întâi paralelismul, apoi alege punctul cel mai comod.

Exersează : distanțe în corpuri geometrice

Din același capitol

Întrebări frecvente despre distanțe în corpuri geometrice

Distanța de la un punct la un plan se poate calcula fără să găsesc piciorul perpendicularei?

În acest capitol, nu: construiești perpendiculara și o calculezi într-un triunghi dreptunghic. Mai târziu, la volume, vei învăța și o metodă cu volumul piramidei.

De ce distanța dintre două plane paralele e aceeași oriunde aș măsura?

Pentru că perpendicularele comune dintre ele sunt paralele și formează dreptunghiuri cu planele, deci au toate aceeași lungime.

Cum știu că am ales segmentul bun?

Verifică două lucruri: segmentul pleacă din punctul dat și este perpendicular pe dreaptă (sau pe două drepte concurente din plan). Dacă poți justifica ambele, ai găsit distanța.

Vrei să stăpânești toată materia, nu doar acest subiect?

Lecții video cu profesori, teste și fișe de lucru pentru tot gimnaziul - într-un singur abonament.

Abonează-te - 5 lei prima lună →

Vrei mai mult? Vezi toate resursele de matematică pentru clasele 5-8 →

Verifică-te: 5 întrebări

Alege un răspuns și vezi imediat dacă e corect. Nu se salvează nimic, îl poți relua oricând.

  1. 1. Un cub are muchia de lungime 6 cm. Care este lungimea diagonalei unei fețe a cubului?

  2. 2. Un cub are muchia de lungime 6 cm. Care este lungimea diagonalei spațiale (mari) a cubului?

  3. 3. În paralelipipedul dreptunghic cu dimensiunile  a=3  cm,  b=4  cm,  c=12  cm, care este lungimea diagonalei spațiale?

  4. 4. La o piramidă pătrată regulată cu baza de latură  a=6  cm și înălțimea  H=4  cm, cât măsoară apotema feței laterale (înălțimea unui triunghi lateral)?

  5. 5. Într-un con circular drept cu raza bazei  r=5  cm și înălțimea  h=5  cm, care este măsura unghiului dintre generatoare și planul bazei?

Despre acest articol

Redactat de
Echipa editorială Școala Virtuală. Răspundem de conținutul lui și îl corectăm când găsim o greșeală.
Pe ce se bazează
Programa școlară în vigoare pentru gimnaziu, la matematică - aceleași noțiuni, în aceeași ordine în care se predau la clasă.
Cine predă tema
Alexandra Pavel, profesor de matematică cu 15 ani la catedră, predă lecțiile video de matematică pentru clasele V-VIII.
Publicat