UNGHIUL A DOUĂ DREPTE ÎN SPAȚIU drepte necoplanare, în cub și piramidă - EXERCIȚII REZOLVATE (clasa a VIII-a)

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

Ca să afli unghiul a două drepte care nu se intersectează, înlocuiești una dintre ele cu o dreaptă paralelă care o taie pe cealaltă; unghiul dintre dreptele concurente obținute este unghiul căutat. Mai jos găsești pozițiile a două drepte în spațiu, metoda în trei pași și 8 exerciții rezolvate pas cu pas în cub și piramidă, de la ușor la greu.

Pozițiile a două drepte și cum se măsoară unghiul dintre ele

În spațiu, două drepte distincte pot fi:

Dreptele AB și CC' din cubul ABCDA'B'C'D', care nu sunt în același plan, și paralela BB' dusă prin B la CC'ABCDA′B′C′D′
Dreptele AB și CC′ sunt necoplanare. BB′∥CC′, deci unghiul lor este ∠ABB′, de 90∘.
  • concurente: au un singur punct comun (sunt în același plan);
  • paralele: sunt în același plan și nu au puncte comune;
  • necoplanare (se mai spune că „se încrucișează”): nu există niciun plan care să le conțină pe amândouă, deci nu se intersectează, dar nici nu sunt paralele.

La dreptele concurente, unghiul lor este cel mai mic dintre unghiurile formate în punctul comun. Pentru celelalte două cazuri se folosește paralelismul:

a′∥a,  a′∩b≠∅⇒ m(∠(a,b))= m(∠(a′,b))

Cu alte cuvinte, muți dreapta a paralel cu ea însăși până când taie dreapta b. Măsura unghiului nu depinde de paralela aleasă. Două drepte paralele formează un unghi de 0∘, iar unghiul a două drepte are întotdeauna cel mult 90∘. Dacă unghiul are 90∘, dreptele se numesc perpendiculare, chiar dacă nu se intersectează.

Metoda în trei pași:

  • alegi una dintre drepte și cauți o paralelă cu ea care taie cealaltă dreaptă: o latură opusă a unui pătrat sau dreptunghi, o diagonală a feței opuse, o linie mijlocie;
  • justifici paralelismul (laturi opuse ale unui paralelogram, linia mijlocie într-un triunghi, două drepte paralele cu a treia);
  • recunoști triunghiul în care se află unghiul: echilateral (60∘), dreptunghic isoscel (45∘), dreptunghic (reciproca teoremei lui Pitagora sau un raport trigonometric).

În cub, două drepte paralele cu a treia sunt paralele între ele: de exemplu AB∥DC și DC∥D′C′, deci AB∥D′C′. Așa „muți” o muchie pe fața opusă.

Exerciții rezolvate : unghiul a două drepte în spațiu

Încearcă întâi singur, apoi deschide rezolvarea și compară pașii.

EXERCIȚIUL 1Poziția și unghiul, pentru trei perechi de drepteușor

În cubul ABCDA′B′C′D′, precizează poziția dreptelor și măsura unghiului dintre ele pentru perechile: a) AD și B′C′; b) AA′ și C′D′; c) AC și B′D′.

Exercițiul 1: cubul ABCDA'B'C'D' cu diagonala AC a bazei și diagonala B'D' a feței de susABCDA′B′C′D′
Rezolvare pas cu pas
  1. a) AD∥BC (laturi opuse ale pătratului ABCD) și BC∥B′C′ (laturi opuse ale pătratului BCC′B′). Două drepte paralele cu a treia sunt paralele, deci AD∥B′C′ și unghiul lor este de 0∘.
  2. b) AA′ și C′D′ nu au puncte comune și nu sunt paralele: sunt necoplanare. Cum AA′∥DD′, unghiul căutat este ∠DD′C′, un unghi al pătratului DCC′D′, deci 90∘.
  3. c) AC este în baza de jos, B′D′ în baza de sus: sunt necoplanare. BB′∥DD′ și BB′=DD′, deci BDD′B′ este paralelogram și B′D′∥BD.
  4. Unghiul dintre AC și B′D′ este unghiul dintre AC și BD. Diagonalele pătratului sunt perpendiculare, deci unghiul este de 90∘.

Răspuns: a) paralele, 0∘; b) necoplanare, 90∘; c) necoplanare, 90∘

EXERCIȚIUL 2O diagonală de față și o muchieușor

În cubul ABCDA′B′C′D′, calculează măsura unghiului dintre dreptele A′B și DC.

Exercițiul 2: cubul ABCDA'B'C'D' cu diagonala A'B a feței ABB'A'ABCDA′B′C′D′
Rezolvare pas cu pas
  1. Dreptele A′B și DC nu sunt în același plan, deci muți una dintre ele. DC∥AB (laturi opuse ale pătratului ABCD), iar AB taie A′B în B.
  2. Unghiul căutat este ∠A′BA.
  3. Triunghiul A′AB este dreptunghic în A și isoscel (AA′=AB, muchii ale cubului). Unghiurile ascuțite ale unui triunghi dreptunghic isoscel au 45∘.

Răspuns: 45∘

EXERCIȚIUL 3Trei diagonale de față egalemediu

În cubul ABCDA′B′C′D′, calculează măsura unghiului dintre dreptele A′B și B′D′.

Exercițiul 3: cubul ABCDA'B'C'D' cu diagonalele A'B, B'D', BD și A'DABCDA′B′C′D′
Rezolvare pas cu pas
  1. BDD′B′ este paralelogram (BB′∥DD′ și BB′=DD′), deci B′D′∥BD. Unghiul căutat este unghiul dintre A′B și BD, adică ∠A′BD.
  2. Laturile triunghiului A′BD sunt diagonale ale unor fețe ale cubului: A′B (fața ABB′A′), BD (baza), DA′ (fața ADD′A′).
  3. Fețele sunt pătrate congruente, deci A′B=BD=DA′: triunghiul A′BD este echilateral.
  4. Rezultă m(∠A′BD)= 60∘.

Răspuns: 60∘

EXERCIȚIUL 4Un unghi aflat cu tangentamediu

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA′B′C′D′ are BC=23 cm și BB′=6 cm. Calculează măsura unghiului dintre dreptele B′C și AD.

Exercițiul 4: paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D' cu BC = 2√3 cm, BB' = 6 cm și diagonala B'C a feței BCC'B'ABCDA′B′C′D′2√3 cm6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. AD∥BC (laturi opuse ale dreptunghiului ABCD), iar BC taie B′C în C. Unghiul căutat este ∠B′CB.
  2. Fața BCC′B′ este dreptunghi, deci triunghiul B′BC este dreptunghic în B.
  3. tg⁡(∠B′CB)= BB′BC= 623= 33= 3.
  4. Unghiul ascuțit cu tangenta 3 are 60∘.

Răspuns: 60∘

EXERCIȚIUL 5Linia mijlocie mută dreapta în altă fațămediu

Piramida triunghiulară regulată VABC are toate muchiile de 8 cm. Punctele M și N sunt mijloacele muchiilor AB, respectiv VB. Calculează lungimea segmentului MN și măsura unghiului dintre dreptele MN și AC.

Exercițiul 5: piramida triunghiulară regulată VABC cu toate muchiile de 8 cm, M mijlocul lui AB și N mijlocul lui VBABCVMN8 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. În triunghiul VAB, MN unește mijloacele a două laturi, deci este linie mijlocie: MN∥VA și MN= VA2= 4 cm.
  2. Dreptele MN și AC sunt necoplanare. Cum MN∥VA și VA taie AC în A, unghiul căutat este ∠VAC.
  3. Toate muchiile sunt egale, deci fața VAC este triunghi echilateral și m(∠VAC)= 60∘.

Răspuns: MN=4 cm, unghiul are 60∘

EXERCIȚIUL 6Piramida cu toate muchiile egalemediu

Piramida patrulateră regulată VABCD are toate muchiile de 10 cm. a) Calculează măsura unghiului dintre dreptele VA și BC. b) Calculează măsura unghiului dintre dreptele VA și VC.

Exercițiul 6: piramida patrulateră regulată VABCD cu toate muchiile de 10 cm și diagonala AC a bazeiABCDV10 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) VA și BC sunt necoplanare. BC∥AD (laturi opuse ale pătratului), deci unghiul căutat este ∠VAD.
  2. Triunghiul VAD are toate laturile de 10 cm, deci este echilateral: m(∠VAD)= 60∘.
  3. b) VA și VC sunt concurente în V; lucrezi în triunghiul VAC. Diagonala pătratului: AC=102 cm, deci AC2=200.
  4. VA2+VC2= 100+100= 200= AC2. Din reciproca teoremei lui Pitagora, triunghiul VAC este dreptunghic în V, deci unghiul are 90∘.

Răspuns: a) 60∘; b) 90∘, deci VA⟂VC

EXERCIȚIUL 7Un unghi care nu este din tabelgreu

Piramida patrulateră regulată VABCD are latura bazei de 6 cm și muchia laterală de 5 cm. Punctele M și N sunt mijloacele muchiilor VB, respectiv VC, iar P este mijlocul lui AD. a) Calculează MN. b) Calculează cosinusul unghiului dintre dreptele MN și VA.

Exercițiul 7: piramida patrulateră regulată VABCD cu latura bazei de 6 cm, muchia laterală de 5 cm, M mijlocul lui VB și N mijlocul lui VCABCDVMNP6 cm5 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) MN este linie mijlocie în triunghiul VBC: MN∥BC și MN= 62= 3 cm.
  2. b) MN∥BC și BC∥AD, deci MN∥AD. AD taie VA în A, așa că unghiul căutat este ∠VAD.
  3. Triunghiul VAD este isoscel (VA=VD=5 cm), deci mediana VP este și înălțime: triunghiul VPA este dreptunghic în P, cu AP=3 cm.
  4. cos⁡(∠VAD)= APVA= 35. Verificare: VP2=25−9=16, VP=4 cm, deci triunghiul VPA are laturile 3, 4, 5.
  5. Unghiul nu este de 30∘, 45∘ sau 60∘, de aceea se cere o funcție trigonometrică a lui, nu măsura.

Răspuns: a) MN=3 cm; b) cos⁡=35

EXERCIȚIUL 8Tip Evaluare Națională: triunghiul AB'C din cubgreu

Cubul ABCDA′B′C′D′ are muchia de 6 cm. a) Arată că dreptele A′C′ și AC sunt paralele. b) Calculează perimetrul triunghiului AB′C. c) Determină măsura unghiului dintre dreptele A′C′ și B′C.

Exercițiul 8: cubul ABCDA'B'C'D' cu muchia de 6 cm, triunghiul AB'C și diagonala A'C' a feței de susABCDA′B′C′D′6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) AA′∥CC′ și AA′=CC′ (muchii laterale ale cubului), deci patrulaterul ACC′A′ este paralelogram (de fapt dreptunghi). Laturile lui opuse sunt paralele: A′C′∥AC.
  2. b) AC, AB′ și B′C sunt diagonale ale unor fețe pătrate cu latura 6 cm, deci fiecare are 62 cm.
  3. Perimetrul triunghiului AB′C este 3⋅62= 182 cm.
  4. c) A′C′ și B′C sunt necoplanare. Cum A′C′∥AC, unghiul căutat este ∠ACB′.
  5. Triunghiul AB′C are toate laturile egale, deci este echilateral și m(∠ACB′)= 60∘.

Răspuns: a) A′C′∥AC; b) 182 cm; c) 60∘

Cum alegi paralela potrivită

  • Dacă una dintre drepte este o muchie a cubului sau a paralelipipedului, o înlocuiești cu muchia paralelă care pleacă dintr-un punct al celeilalte drepte (laturi opuse ale unei fețe).
  • Dacă una dintre drepte este o diagonală de față, o înlocuiești cu diagonala paralelă de pe fața opusă: B′D′∥BD, A′C′∥AC, AB′∥DC′.
  • Dacă apar mijloace de muchii, caută o linie mijlocie: ea este paralelă cu a treia latură a triunghiului și are jumătate din lungimea ei.

Greșeli frecvente la unghiul a două drepte în spațiu

  • Dai ca răspuns un unghi obtuz. Unghiul a două drepte are cel mult 90∘. Dacă triunghiul în care lucrezi îți dă, de exemplu, 120∘, răspunsul este suplementul lui, 60∘.
  • Măsori unghiul „de pe desen” între două drepte care nu se taie. Pe figură, două drepte necoplanare par uneori că se intersectează. Punctul acela nu există în spațiu: trebuie să muți una dintre drepte printr-o paralelă justificată.
  • Crezi că două drepte care nu se intersectează sunt paralele. În spațiu, dreptele fără puncte comune pot fi paralele sau necoplanare. AA′ și C′D′ din cub nu se taie, dar nu sunt paralele: formează un unghi de 90∘.

Exersează : unghiul a două drepte în spațiu

Din același capitol

Întrebări frecvente despre unghiul a două drepte în spațiu

Ce sunt dreptele necoplanare?

Sunt două drepte pentru care nu există un plan care să le conțină pe amândouă. Nu se intersectează și nici nu sunt paralele. În cub, de exemplu, muchia AB și muchia CC′.

Cât poate avea unghiul a două drepte în spațiu?

Între 0∘ și 90∘. Dreptele paralele formează un unghi de 0∘, iar dreptele care formează un unghi de 90∘ sunt perpendiculare, chiar dacă nu au un punct comun.

Contează pe care dintre cele două drepte o mut?

Nu, rezultatul este același. Alege dreapta pentru care găsești cel mai ușor o paralelă care o taie pe cealaltă și care formează un triunghi cunoscut: echilateral, dreptunghic isoscel sau dreptunghic cu laturi date.

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. Două drepte din spațiu sunt paralele dacă și numai dacă:

  2. 2. Dacă dreapta  d1  este paralelă cu dreapta  d2  și dreapta  d2  este paralelă cu dreapta  d3 , atunci:

  3. 3. Unghiul a două drepte încrucișate (metrice) în spațiu se determină prin:

  4. 4. Unghiul a două drepte în spațiu este întotdeauna cuprins în intervalul:

  5. 5. Două drepte din spațiu care nu sunt coplanare și nu au niciun punct comun se numesc:

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