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空间几何元素的量度问题解析

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)实长和实形直线段的实长特殊位置直线在所平行的投影面上的投影反映其实长。2)有关距离的量度两点之间的距离两点连成直线,该直线的实长即为两点之间的距离。如图4.34所示,求交叉两直线M 和M1 间最短距离的空间作图步骤为:①包含直线M1 作平面P,P 平行于直线M。KG 即为直线M 和M1 的公垂线,其实长为直线M、M1 的最短距离。②求出相交二直线KA、KB 的夹角ω。图4.35相交两直线的夹角图4.36直线与平面的夹角图4.37两平面的夹角

空间几何元素的量度问题解析

1)实长和实形

(1)直线段的实长

特殊位置直线在所平行的投影面上的投影反映其实长。一般位置直线段可用直角三角形法求其实长。

(2)平面图形的实形

平行面在所平行的投影面上的投影反映平面图形实形。其他位置平面图形可依据最基本的平面多边形──三角形,用直角三角形法求出三角形三条边的实长,再按已知三边作出三角形的实形。所有的平面多边形均可分为若干个三角形,求得各三角形实形后,就能拼画成多边形的实形。

2)有关距离的量度

(1)两点之间的距离

两点连成直线,该直线的实长即为两点之间的距离。

(2)点到直线的距离、两平行线间的距离

若直线为垂直线,其积聚性投影与已知点同面投影的距离即为点到直线的距离,如图4.30(a)所示;若直线为平行线,在平行的投影面上可直接作出已知点到已知平行线的垂线,并得到垂足,求垂足与已知点的连线长度即得所求点到直线得距离,如图4.30(b)所示。

图4.30 点到特殊位置直线的距离

如图4.31(a)所示,求点到一般位置直线的距离,其作图步骤为:

①过点K 作平面P 垂直于已知直线MN。

②求出平面P 与MN 的交点,即垂足G。

③连接已知点K 和垂足G,求KG 的实长。该实长即为点到直线的距离。

图4.31 点到直线的距离、两平行线间的距离

两平行线间的距离,可视为直线M1 N1 上的任一点K 到直线MN 的距离,其空间作图步骤与点到一般位置直线的距离作图步骤类似,如图4.31(b)所示。

(3)点到平面、相互平行的直线和平面之间的距离、两平行平面间的距离

若平面为特殊位置平面,点到平面的距离就是平面积聚性投影与点的同面投影的距离,如图4.32 所示。

图4.32 点到特殊位置平面的距离

如图4.33(a)所示,求点到一般位置平面的距离,其作图步骤为:

①过已知点K 向平面P 作垂线。

②求出此垂线与平面P 的交点,即垂足G。

③求KG 的实长,即得点与一般位置平面的距离。

图4.33 点到平面、直线与其平行平面、平行平面的距离

如图4.33(b)所示,相互平行的直线和平面的距离,可视为直线MN 上任一点K 到平面P的距离;如图4.33(c)所示,平行平面P、Q 间的距离,可视为平面P 上任一点K 到平面Q 的距离。作图方法都可以利用求点到平面的距离的方法作图。(www.xing528.com)

3)交叉两直线的最短距离

交叉两直线的最短距离即交叉两直线的公垂线的长度。若交叉两直线有一条直线为投影面垂直线,则其最短距离为从垂直线积聚为点的投影,到另一直线的同面投影的垂线段的长度,如图4.34(a)所示;当然若交叉两直线均为某投影面的平行线,则其最短距离为两平行线的类似投影的间距,如图4.34(b)所示。

如图4.34(c)所示,求交叉两直线M 和M1 间最短距离的空间作图步骤为:

①包含直线M1 作平面P,P 平行于直线M。

②求相互平行的直线M 和平面P 之间的距离,此距离即为交叉两直线M 和M1 之间的最短距离。

如果还要求出公垂线,则空间作图步骤为[如图4.34(d)所示]:

①包含直线M1 作平面P 平行于直线M。

②自属于直线M 的任一点A 作平面P 的垂线,并求出垂足B。

③过垂足B 作直线M2 平行于已知直线M,且与已知直线M1 交于点G。

④过点G 作直线平行于上述垂线AB,与已知直线M 交于点K。KG 即为直线M 和M1 的公垂线,其实长为直线M、M1 的最短距离。

图4.34 交叉两直线的最短距离(TL)及公垂线KL

4)有关角度的量度

(1)相交二直线的夹角

如图4.35 所示,以相交直线AB、AC 为两边,可连成△ABC,求出△ABC 的实形即得相交直线AB、AC 的夹角α。

(2)直线与平面的夹角

如图4.36 所示,求直线AB 与平面P 的夹角的空间作图步骤为:

①过直线上任一点B 向平面P 作垂线;

②求出相交直线BC、BD 的夹角δ(取第三边为投影面平行线较简便,如图4.36 中第三边CD∥PH∥H);

③δ 的余角(90° -δ),即为直线与平面的夹角θ。

(3)两平面的夹角

如图4.37 所示,求两平面P、Q 夹角的空间作图步骤为:

①过空间任一点K 分别向P、Q 两平面作垂线KA、KB。相交二直线KA、KB 所构成的平面是P、Q 二平面的公垂面。

②求出相交二直线KA、KB 的夹角ω(取第三边为投影面平行线,参考图4.36)。

③ω 的补角(180° -ω)即为P、Q 两平面的夹角φ。

图4.35 相交两直线的夹角

图4.36 直线与平面的夹角

图4.37 两平面的夹角

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