Вопрос задан 08.03.2026 в 12:08. Предмет Геометрия. Спрашивает Smirnov Egor.

Докажите, что если плоскость пересекает одну из двух параллельных прямых, то она пересекает и другую. Подробное решение с объяснением. И теорему.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Живцова Анастасия.

Теорема

Если плоскость пересекает одну из двух параллельных прямых, то она пересекает и другую (если прямые лежат в одном пространстве и параллельны между собой).


Доказательство (подробно, с объяснением)

Дано: две параллельные прямые aa и bb в пространстве:

ab.a \parallel b.

Плоскость α\alpha пересекает прямую aa. То есть существует точка AA, такая что

AaиAα,A \in a \quad \text{и} \quad A \in \alpha,

и при этом aa не лежит в α\alpha (иначе говорят не “пересекает”, а “лежит в плоскости”).

Нужно доказать: плоскость α\alpha пересекает прямую bb, то есть у них есть общая точка.


Шаг 1. Рассмотрим плоскость, содержащую обе параллельные прямые

В пространстве две параллельные прямые aa и bb обязательно лежат в некоторой одной плоскости. Обозначим эту плоскость через β\beta. Тогда:

aβ,bβ.a \subset \beta,\quad b \subset \beta.

(Это стандартный факт стереометрии: две параллельные прямые компланарны.)


Шаг 2. Пересечение двух плоскостей — прямая

Плоскости α\alpha и β\beta либо параллельны, либо пересекаются по прямой.

Но они не могут быть параллельны, потому что у них есть общая точка AA:
точка AA принадлежит α\alpha (по условию) и принадлежит aa, а значит принадлежит и β\beta (так как aβa \subset \beta). То есть:

Aαβ.A \in \alpha \cap \beta.

Если бы αβ\alpha \parallel \beta, общих точек не было бы.

Значит, плоскости α\alpha и β\beta пересекаются по некоторой прямой. Обозначим:

=αβ.\ell = \alpha \cap \beta.

Причём точка AA лежит на \ell, так как AA — общая точка двух плоскостей.


Шаг 3. Покажем, что прямая \ell пересекает прямую aa

Точка AA лежит на прямой aa и на прямой \ell:

Aa,A.A \in a,\quad A \in \ell.

Значит, прямая \ell пересекает прямую aa (в точке AA).


Шаг 4. В плоскости β\beta две прямые \ell и aa не могут быть параллельны

И aa, и \ell лежат в плоскости β\beta:

  • aβa \subset \beta по построению;

  • β\ell \subset \beta, потому что =αβ\ell = \alpha \cap \beta — линия пересечения, целиком лежащая в β\beta.

В плоскости β\beta две прямые либо параллельны, либо пересекаются.
Мы уже знаем, что \ell и aa пересекаются в точке AA. Следовательно:

∦a.\ell \not\parallel a.

Шаг 5. Если bab \parallel a, то bb не параллельна \ell, значит пересекает \ell

В плоскости β\beta прямая bb параллельна прямой aa:

ba.b \parallel a.

Предположим противное: что bb \parallel \ell.
Тогда в одной плоскости β\beta получаем:

baиb.b \parallel a \quad \text{и} \quad b \parallel \ell.

А это означает, что aa и \ell должны быть параллельны (две прямые, параллельные третьей в одной плоскости, параллельны между собой). Но это невозможно, потому что aa и \ell пересекаются в точке AA.

Значит, предположение неверно, и верно:

b∦.b \not\parallel \ell.

Теперь снова используем факт планиметрии: в плоскости β\beta две прямые либо параллельны, либо пересекаются. Раз bb не параллельна \ell, то они пересекаются. То есть существует точка BB, такая что:

Bb.B \in b \cap \ell.

Шаг 6. Точка пересечения лежит в плоскости α\alpha, значит α\alpha пересекает bb

Так как =αβ\ell = \alpha \cap \beta, то любая точка прямой \ell принадлежит плоскости α\alpha. В частности, точка BB \in \ell, значит:

Bα.B \in \alpha.

Одновременно BbB \in b по определению.

Итак, найдена общая точка:

BαиBb.B \in \alpha \quad \text{и} \quad B \in b.

Следовательно, плоскость α\alpha пересекает прямую bb.


Итог

Мы доказали, что из условия “плоскость пересекает одну из двух параллельных прямых” следует, что она пересекает и другую.

Если ab и αa, то αb.\boxed{\text{Если } a \parallel b \text{ и } \alpha \cap a \neq \varnothing,\ \text{то } \alpha \cap b \neq \varnothing.}

Использованные факты (теоремы/свойства, на которые опирались)

  1. Две параллельные прямые лежат в одной плоскости.

  2. Если две плоскости имеют общую точку, то они пересекаются по прямой.

  3. В одной плоскости две прямые либо параллельны, либо пересекаются.

  4. Если две прямые в одной плоскости параллельны третьей, то они параллельны между собой.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Геометрия

Последние заданные вопросы в категории Геометрия

Задать вопрос