PROIECȚII PE UN PLAN punct, segment, triunghi - EXERCIȚII REZOLVATE (clasa a VIII-a)

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

Proiecția unui punct pe un plan este piciorul perpendicularei duse din acel punct pe plan; ca să proiectezi un segment, proiectezi cele două capete și le unești. Lungimea proiecției o afli dintr-un triunghi dreptunghic sau dintr-un trapez dreptunghic. Mai jos găsești regulile pentru punct, dreaptă, segment și triunghi și 8 exerciții rezolvate pas cu pas, de la ușor la greu.

Proiecția unui punct, a unei drepte și a unui segment

Proiecția (ortogonală) a unui punct A pe planul α este piciorul A′ al perpendicularei duse din A pe α. Dacă punctul este chiar în plan, proiecția lui este el însuși. Lungimea AA′ este distanța de la A la plan.

Segmentul AB deasupra planului α, perpendicularele AA' și BB' pe plan și proiecția A'B' a segmentuluiA′AB′Bα
A′ și B′ sunt picioarele perpendicularelor din A și B pe α. Segmentul A′B′ este proiecția segmentului AB pe plan.

Proiecția unui segment AB se obține proiectând capetele: prαAB= A′B′. Dreptele AA′ și BB′ sunt perpendiculare pe același plan, deci sunt paralele, iar punctele A, B, B′, A′ sunt în același plan. De aici vin toate calculele:

  • dacă B∈α, triunghiul AA′B este dreptunghic în A′: A′B2=AB2−AA′2;
  • dacă AB∥α, patrulaterul ABB′A′ este dreptunghi și A′B′=AB;
  • dacă A și B sunt de aceeași parte a planului, la distanțe diferite, ABB′A′ este un trapez dreptunghic; duci din B o paralelă la A′B′ și ajungi la un triunghi dreptunghic cu o catetă egală cu diferența distanțelor;
  • dacă A și B sunt de o parte și de alta a planului, cateta acelui triunghi este suma distanțelor.

A′B′≤AB

Proiecția unui segment nu poate fi mai lungă decât segmentul: în triunghiul dreptunghic folosit mai sus, AB este ipotenuza. Egalitatea are loc doar când segmentul este paralel cu planul (sau conținut în el). Dacă segmentul este perpendicular pe plan, proiecția lui este un singur punct.

Proiecția unei drepte pe un plan este o dreaptă, cu o excepție: dreapta perpendiculară pe plan se proiectează într-un punct. Proiecția unui triunghi este, de obicei, tot un triunghi, format de proiecțiile vârfurilor; dacă planul triunghiului este perpendicular pe α, cele trei proiecții cad pe aceeași dreaptă și proiecția triunghiului este un segment.

În corpurile pe care le cunoști, proiecțiile pe planul bazei se văd imediat: vârfurile bazei de sus a cubului sau a prismei drepte se proiectează în vârfurile bazei de jos, iar vârful unei piramide regulate se proiectează în centrul bazei.

Exerciții rezolvate : proiecții pe un plan

Încearcă întâi singur, apoi deschide rezolvarea și compară pașii.

EXERCIȚIUL 1Proiecții pe baza cubuluiușor

Cubul ABCDA′B′C′D′ are muchia de 6 cm. a) Precizează proiecțiile pe planul (ABC) ale punctelor A′, C′ și C. b) Precizează proiecțiile segmentelor A′C′ și A′C pe planul (ABC) și calculează lungimile segmentelor A′C′ și A′C.

Exercițiul 1: cubul ABCDA'B'C'D' cu muchia de 6 cm și segmentele A'C' și A'CABCDA′B′C′D′6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) Muchiile laterale ale cubului sunt perpendiculare pe planul bazei, deci A′ se proiectează în A, iar C′ în C. Punctul C este în plan, deci proiecția lui este chiar C.
  2. b) Proiectezi capetele: proiecția lui A′C′ este AC, iar proiecția lui A′C este tot AC.
  3. AC este diagonala pătratului: AC=62 cm. A′C′ este paralel cu baza, deci A′C′= AC= 62 cm.
  4. Triunghiul A′AC este dreptunghic în A: A′C2= 36+72= 108, deci A′C=63 cm. Observi că două segmente diferite au aceeași proiecție.

Răspuns: a) A, C, C; b) ambele se proiectează în AC; A′C′=62 cm, A′C=63 cm

EXERCIȚIUL 2Un capăt al segmentului este în planușor

Punctul B aparține planului α, iar punctul A se află la distanța de 9 cm de plan. Știind că AB=15 cm, calculează lungimea proiecției segmentului AB pe planul α.

Exercițiul 2: segmentul AB cu B în planul α, AB = 15 cm, și perpendiculara AA' = 9 cm pe planA′AB15 cm9 cmα
Rezolvare pas cu pas
  1. Fie A′ proiecția lui A pe α. Distanța de la A la plan este AA′=9 cm.
  2. B este în plan, deci se proiectează în el însuși. Proiecția segmentului AB este A′B.
  3. AA′⟂α și A′B⊂α, deci triunghiul AA′B este dreptunghic în A′, cu ipotenuza AB.
  4. A′B2= 152−92= 225−81= 144, deci A′B=12 cm.

Răspuns: A′B=12 cm

EXERCIȚIUL 3Ambele capete deasupra planuluiușor

Segmentul AB, cu AB=10 cm, se află de aceeași parte a planului α. Distanțele capetelor la plan sunt AA′=10 cm și BB′=4 cm, unde A′ și B′ sunt proiecțiile lor. Calculează lungimea proiecției A′B′.

Exercițiul 3: segmentul AB = 10 cm deasupra planului α, cu AA' = 10 cm și BB' = 4 cm perpendiculare pe planA′AB′BE10 cmα
Rezolvare pas cu pas
  1. AA′ și BB′ sunt perpendiculare pe α, deci paralele. Patrulaterul ABB′A′ este un trapez dreptunghic, cu unghiurile drepte în A′ și B′.
  2. Duci BE⟂AA′, cu E∈AA′. EBB′A′ este dreptunghi, deci A′E=BB′=4 cm și BE=A′B′.
  3. AE= AA′−A′E= 10−4= 6 cm.
  4. În triunghiul AEB, dreptunghic în E: BE2= 102−62= 64, deci A′B′=BE=8 cm.

Răspuns: A′B′=8 cm

EXERCIȚIUL 4Segmentul traversează planulmediu

Segmentul AB, cu AB=15 cm, intersectează planul α. Punctul A se află la 4 cm de plan, iar punctul B, de cealaltă parte a planului, la 5 cm. Calculează lungimea proiecției segmentului AB pe α.

Exercițiul 4: segmentul AB = 15 cm care traversează planul α, cu A la 4 cm deasupra planului și B la 5 cm sub planA′AB′BEα
Rezolvare pas cu pas
  1. Fie A′ și B′ proiecțiile capetelor: AA′=4 cm, BB′=5 cm. Dreptele AA′ și BB′ sunt paralele, deci A, A′, B′, B sunt în același plan.
  2. Prelungești AA′ dincolo de plan până în punctul E, cu A′E=BB′=5 cm. A′EBB′ este dreptunghi, deci EB=A′B′ și EB⟂AE.
  3. De data aceasta distanțele se adună: AE= AA′+A′E= 4+5= 9 cm.
  4. În triunghiul AEB, dreptunghic în E: EB2= 152−92= 225−81= 144, deci A′B′=12 cm.

Răspuns: A′B′=12 cm

EXERCIȚIUL 5Proiecția unei fețe laterale pe bazămediu

Piramida patrulateră regulată VABCD are latura bazei de 10 cm și apotema VM=13 cm, unde M este mijlocul lui BC, iar O este centrul bazei. a) Precizează proiecția apotemei VM pe planul bazei și calculează-i lungimea. b) Precizează proiecția triunghiului VBC pe planul bazei și compară aria ei cu aria triunghiului VBC.

Exercițiul 5: piramida patrulateră regulată VABCD cu latura bazei de 10 cm, apotema VM = 13 cm și proiecția feței VBC pe bazăABCDVOM10 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) Piramida este regulată, deci înălțimea cade în centrul bazei: V se proiectează în O. M este în plan. Proiecția lui VM este OM.
  2. OM este jumătate din latură: OM=5 cm. Verificare cu Pitagora în triunghiul VOM: VO2= 169−25= 144, VO=12 cm, deci proiecția este mai scurtă decât apotema, cum trebuie.
  3. b) B și C sunt în plan, iar V se proiectează în O. Proiecția triunghiului VBC este triunghiul OBC.
  4. Aria lui OBC: BC⋅OM2= 10⋅52= 25 cm², adică un sfert din aria pătratului (100 cm²).
  5. Aria lui VBC: BC⋅VM2= 10⋅132= 65 cm². Proiecția are aria mai mică decât fața.

Răspuns: a) OM=5 cm; b) triunghiul OBC, cu aria 25 cm², mai mică decât aria VBC=65 cm²

EXERCIȚIUL 6Proiecția mijlocului unui segmentmediu

Segmentul AB se află deasupra planului α, cu AA′=7 cm și BB′=3 cm, unde A′, B′ sunt proiecțiile capetelor, iar A′B′=8 cm. Fie M mijlocul lui AB și M′ proiecția lui M. a) Arată că M′ este mijlocul lui A′B′. b) Calculează distanța de la M la plan și lungimea lui AB.

Exercițiul 6: segmentul AB deasupra planului α, cu AA' = 7 cm, BB' = 3 cm, A'B' = 8 cm și mijlocul M al lui ABA′AB′BMM′7 cm3 cmα
Rezolvare pas cu pas
  1. a) MM′, AA′ și BB′ sunt perpendiculare pe α, deci paralele, și toate sunt în planul trapezului ABB′A′.
  2. În trapez, paralela la baze prin mijlocul laturii AB taie cealaltă latură neparalelă A′B′ tot în mijloc. Deci M′ este mijlocul lui A′B′, iar MM′ este linie mijlocie.
  3. b) Linia mijlocie a trapezului este semisuma bazelor: MM′= 7+32= 5 cm. Aceasta este distanța de la M la plan.
  4. Pentru AB, duci BE⟂AA′: AE=7−3=4 cm, BE=8 cm, deci AB2=16+64=80 și AB=45 cm.

Răspuns: a) M′ este mijlocul lui A′B′; b) MM′=5 cm, AB=45 cm

EXERCIȚIUL 7Un triunghi care se proiectează într-un segmentgreu

Cubul ABCDA′B′C′D′ are muchia de 4 cm. a) Arată că proiecția lui D′ pe planul (ABB′) este A′ și că proiecția lui C pe același plan este B. b) Calculează lungimea diagonalei D′B și a proiecției ei pe planul (ABB′). c) Ce figură este proiecția triunghiului D′BC pe planul (ABB′)?

Exercițiul 7: cubul ABCDA'B'C'D' cu muchia de 4 cm, diagonala D'B și triunghiul D'BCABCDA′B′C′D′4 cm
Desenul nu arată că punctele cad pe aceeași dreaptă: asta se demonstrează în rezolvare.
Rezolvare pas cu pas
  1. a) D′A′⟂A′A și D′A′⟂A′B′ (fețe pătrate), iar A′A și A′B′ sunt concurente în planul (ABB′). Din criteriu, D′A′⟂(ABB′), deci D′ se proiectează în A′.
  2. La fel, CB⟂BA și CB⟂BB′, deci CB⟂(ABB′) și C se proiectează în B.
  3. b) Triunghiul D′A′B este dreptunghic în A′. A′B=42 cm (diagonala feței), deci D′B2=16+32=48 și D′B=43 cm. Proiecția lui D′B este A′B=42 cm.
  4. c) Vârfurile D′, B, C se proiectează în A′, B, B. Proiecția triunghiului este segmentul A′B, nu un triunghi.
  5. Explicația: A′D′∥BC, deci A′ este în planul triunghiului D′BC. Acest plan conține dreapta BC, perpendiculară pe (ABB′), deci este perpendicular pe (ABB′).

Răspuns: a) D′→A′, C→B; b) D′B=43 cm, proiecția A′B=42 cm; c) segmentul A′B

EXERCIȚIUL 8Tip Evaluare Națională: proiecții într-un paralelipipedgreu

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA′B′C′D′ are AB=8 cm, BC=3 cm și AA′=12 cm. Punctele M și N sunt mijloacele muchiilor C′D′, respectiv CD. a) Arată că N este proiecția lui M pe planul (ABC). b) Calculează lungimea proiecției segmentului AM pe planul (ABC) și lungimea segmentului AM. c) Calculează aria proiecției triunghiului AMB pe planul (ABC).

Exercițiul 8: paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D' cu AB = 8 cm, BC = 3 cm, AA' = 12 cm, M mijlocul lui C'D' și N mijlocul lui CDABCDA′B′C′D′MN8 cm3 cm12 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) MN unește mijloacele laturilor opuse ale dreptunghiului DCC′D′, deci MN∥CC′. Cum CC′⟂(ABC), rezultă MN⟂(ABC), iar N este în plan: N este proiecția lui M.
  2. b) Proiecția lui AM este AN. În triunghiul ADN, dreptunghic în D: AD=3 cm, DN=4 cm, deci AN=5 cm.
  3. Triunghiul MNA este dreptunghic în N, cu MN=AA′=12 cm: AM2= 144+25= 169, deci AM=13 cm.
  4. c) A și B sunt în plan, iar M se proiectează în N: proiecția triunghiului AMB este triunghiul ANB.
  5. Înălțimea din N a triunghiului ANB este distanța dintre CD și AB, adică BC=3 cm. Aria: 8⋅32= 12 cm².

Răspuns: a) MN⟂(ABC); b) AN=5 cm, AM=13 cm; c) 12 cm²

Cum recunoști un exercițiu pe proiecții pe un plan

  • Enunțul spune „proiecția pe planul…” sau dă distanțele capetelor unui segment la un plan: cauți perpendicularele din capete și picioarele lor.
  • Ai un segment și distanțele capetelor la plan: verifici întâi unde sunt capetele (unul în plan, ambele de aceeași parte, de o parte și de alta), apoi alegi triunghiul dreptunghic potrivit.
  • Lucrezi într-un corp geometric: vârfurile de sus ale cubului sau prismei drepte cad în vârfurile de jos, iar vârful piramidei regulate cade în centrul bazei.

Greșeli frecvente la proiecții pe un plan

  • Iei proiecția egală cu segmentul. Proiecția are aceeași lungime doar când segmentul e paralel cu planul. În rest e mai scurtă: în exercițiul 2, segmentul are 15 cm, iar proiecția 12 cm.
  • Scazi distanțele când capetele sunt de o parte și de alta a planului. Când segmentul traversează planul, cateta triunghiului dreptunghic este suma distanțelor, nu diferența. Desenează punctele ca să vezi unde sunt.
  • Crezi că proiecția unui triunghi este întotdeauna un triunghi. Dacă planul triunghiului este perpendicular pe planul de proiecție, cele trei proiecții sunt coliniare și obții un segment, ca în exercițiul 7.

Exersează : proiecții pe un plan

Din același capitol

Întrebări frecvente despre proiecții pe un plan

Care este diferența dintre proiecția unui punct și distanța de la punct la plan?

Proiecția este un punct: piciorul perpendicularei. Distanța este un număr: lungimea segmentului dintre punct și proiecția lui.

Poate proiecția unui segment să fie un punct?

Da, când segmentul este perpendicular pe plan. Atunci ambele capete se proiectează în același punct.

De ce perpendicularele din capetele segmentului sunt paralele?

Pentru că două drepte perpendiculare pe același plan sunt paralele. De aceea capetele segmentului și proiecțiile lor sunt mereu în același plan și poți lucra ca în geometria plană.

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. Care este definiția proiecției unui punct  M  pe un plan  α , dacă dreapta  MM′  este perpendiculară pe planul  α ?

  2. 2. Proiecția unui segment  AB  pe un plan  α  este segmentul  A′B′ , unde  A′  și  B′  sunt:

  3. 3. Dacă dreapta  d  este perpendiculară pe planul  α , atunci proiecția ei pe  α  este:

  4. 4. Proiecția unui triunghi  ABC  pe un plan  α  este un triunghi  A′B′C′ . Care afirmație este corectă în cazul general?

  5. 5. Dacă punctul  M  se află chiar în planul  α , atunci proiecția lui pe  α  este:

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