UNGHIUL DINTRE O DREAPTĂ ȘI UN PLAN: proiecție și calcul - EXERCIȚII REZOLVATE (clasa a VIII-a)

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

Unghiul dintre o dreaptă și un plan este unghiul dintre dreaptă și proiecția ei ortogonală pe plan, mereu cel mai mic unghi posibil. Mai jos găsești construcția pas cu pas, formulele cu sinus, cosinus și tangentă, și 8 exerciții rezolvate, de la ușor la greu.

Unghiul dintre o dreaptă și un plan

O dreaptă d care nu este nici paralelă, nici cuprinsă în planul α se numește oblică față de plan: îl intersectează într-un singur punct. Proiecția ei pe plan este dreapta obținută unind piciorul perpendicularei coborâte dintr-un punct al lui d pe α cu punctul de intersecție al lui d cu α.

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D', cu diagonala A'C oblică pe baza ABCD și proiecția ei ACABCDA′B′C′D′
Diagonala A′C este oblică pe baza (ABC); proiecția ei este AC, iar unghiul căutat este ∠A′CA, în triunghiul dreptunghic ACA′, drept în C.

∠(d,α)= ∠(d,d′)

unde d′ este proiecția lui d pe α. Acesta este cel mai mic unghi pe care d îl face cu orice dreaptă din α, motiv pentru care se ia mereu față de proiecție, nu față de o dreaptă oarecare din plan.

Construcția, pas cu pas:

  • Alegi un punct A pe dreapta oblică d și cobori perpendiculara AA′ pe planul α, cu A′∈α.
  • Notezi cu B punctul în care d intersectează planul α.
  • Unești A′ cu B: dreapta A′B este proiecția lui d pe α.
  • Unghiul căutat este ∠ABA′, în triunghiul dreptunghic AA′B, drept în A′.

Formulele, în triunghiul dreptunghic AA′B (cu AB oblica, AA′ perpendiculara pe plan și A′B proiecția):

sin⁡θ= AA′AB cos⁡θ= A′BAB tan⁡θ= AA′A′B

Cazuri particulare: dacă dreapta este paralelă cu planul (sau cuprinsă în el), unghiul este 0∘. Dacă dreapta este perpendiculară pe plan, unghiul este 90∘, pentru că proiecția se reduce la un singur punct.

La un paralelipiped dreptunghic sau la o piramidă regulată, triunghiul dreptunghic apare automat: perpendiculara pe bază, raza sau diagonala bazei (proiecția) și muchia laterală sau diagonala spațială (oblica).

Exerciții rezolvate : unghiul dintre o dreaptă și un plan

Încearcă întâi singur, apoi deschide rezolvarea și compară pașii.

EXERCIȚIUL 1Cazurile particulare, 0° și 90°ușor

O antenă este fixată vertical, perpendicular pe acoperișul plan al unei case. O ramură a unui copac crește orizontal, chiar deasupra unui gard drept, paralel cu solul. Ce unghi face fiecare dintre ele cu planul solului?

Rezolvare pas cu pas
  1. Antena este perpendiculară pe planul acoperișului (deci și pe planul solului, dacă acoperișul e paralel cu solul): unghiul este 90∘, pentru că proiecția ei pe plan se reduce la un singur punct.
  2. Ramura este paralelă cu solul: proiecția ei pe sol este o dreaptă paralelă cu ea însăși, de aceeași lungime, deci unghiul dintre ele este 0∘.

Răspuns: antena face 90∘ cu solul, ramura face 0∘

EXERCIȚIUL 2Proiecția unei diagonaleușor

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA′B′C′D′ are AB=5 cm și BC=12 cm. Calculează lungimea proiecției diagonalei A′C pe planul bazei (ABC).

Exercițiul 2: paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D', cu AB = 5 cm, BC = 12 cm și diagonala A'CABCDA′B′C′D′5 cm12 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Proiecția lui A′C pe planul bazei este chiar AC, pentru că A′ se proiectează în A (muchia AA′ este perpendiculară pe bază), iar C este deja în plan.
  2. Triunghiul ABC este dreptunghic în B: AC2= 25+144= 169, deci AC=13 cm.

Răspuns: proiecția are 13 cm

EXERCIȚIUL 3Unghiul de 45°mediu

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA′B′C′D′ are AB=5 cm, BC=12 cm și AA′=13 cm. Calculează unghiul dintre diagonala A′C și planul bazei (ABC).

Exercițiul 3: paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D', cu AB = 5 cm, BC = 12 cm, AA' = 13 cm și diagonala A'CABCDA′B′C′D′13 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Proiecția lui A′C pe bază este AC: AC2= 25+144= 169, deci AC=13 cm.
  2. Unghiul căutat este ∠A′CA, în triunghiul dreptunghic ACA′, drept în A, cu catetele AA′=13 cm și AC=13 cm.
  3. tan⁡(∠A′CA)= AA′AC= 1313= 1.
  4. Cum tangenta este 1, unghiul este 45∘.

Răspuns: ∠(A′C,(ABC))= 45∘

EXERCIȚIUL 4Diagonala cubuluimediu

Cubul ABCDA′B′C′D′ are muchia de 8 cm. Calculează tangenta unghiului dintre diagonala AC′ și planul bazei (ABC).

Exercițiul 4: cubul ABCDA'B'C'D' cu muchia de 8 cm, diagonala spațială AC' și proiecția ei ACABCDA′B′C′D′8 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Proiecția lui AC′ pe bază este AC, diagonala pătratului ABCD: AC=82 cm.
  2. Unghiul căutat este ∠C′AC, în triunghiul dreptunghic ACC′, drept în C, cu catetele CC′=8 cm și AC=82 cm.
  3. tan⁡(∠C′AC)= CC′AC= 882= 12= 22.

Răspuns: tan⁡(∠C′AC)= 22

EXERCIȚIUL 5Muchia laterală a unei piramidemediu

Piramida patrulateră regulată VABCD are latura bazei AB=6 cm și înălțimea VO=6 cm, unde O este centrul bazei. Calculează tangenta unghiului dintre muchia laterală VA și planul bazei.

Piramida patrulateră regulată VABCD, cu O centrul bazei, muchia laterală VA și proiecția ei OAABCDVO6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Proiecția muchiei laterale VA pe planul bazei este OA (raza cercului circumscris bazei), pentru că VO⟂ bază.
  2. Diagonala bazei: AC=62 cm, deci OA= AC2= 32 cm.
  3. Unghiul căutat este ∠VAO, în triunghiul dreptunghic VOA, drept în O.
  4. tan⁡(∠VAO)= VOOA= 632= 22= 2.

Răspuns: tan⁡(∠VAO)= 2

EXERCIȚIUL 6Drumul invers, din unghi la lungimimediu

O bară sprijinită oblic pe un plan orizontal face un unghi de 30∘ cu planul. Proiecția ei pe plan are lungimea 123 cm. Calculează lungimea barei și înălțimea capătului liber față de plan.

Rezolvare pas cu pas
  1. Notezi cu h înălțimea capătului liber și cu p=123 cm proiecția. Din tan⁡30∘= 13: hp= 13.
  2. h= p3= 1233= 12 cm.
  3. Lungimea barei este ipotenuza triunghiului dreptunghic: l2= h2+p2= 144+432= 576, deci l=24 cm.

Răspuns: bara are 24 cm, iar înălțimea capătului liber este 12 cm

EXERCIȚIUL 7Înălțimea dintr-un unghi datgreu

Paralelipipedul dreptunghic ABCDA′B′C′D′ are AB=9 cm și BC=12 cm. Diagonala A′C face un unghi de 45∘ cu planul bazei. Calculează înălțimea AA′.

Exercițiul 7: paralelipipedul dreptunghic ABCDA'B'C'D', cu AB = 9 cm, BC = 12 cm și diagonala A'C la 45° față de bazăABCDA′B′C′D′9 cm12 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Proiecția lui A′C pe bază este AC: AC2= 81+144= 225, deci AC=15 cm.
  2. Unghiul dintre A′C și bază este ∠A′CA, în triunghiul dreptunghic ACA′, drept în A: tan⁡45∘= AA′AC.
  3. Cum tan⁡45∘=1, rezultă AA′=AC=15 cm.

Răspuns: AA′=15 cm

EXERCIȚIUL 8Tip Evaluare Naționalăgreu

Piramida triunghiulară regulată VABC are latura bazei AB=63 cm, iar unghiul dintre muchia laterală VA și planul bazei este de 60∘. a) Calculează raza cercului circumscris bazei, OA, unde O este centrul bazei. b) Calculează înălțimea piramidei VO. c) Calculează volumul piramidei.

Piramida triunghiulară regulată VABC, cu O centrul bazei, muchia laterală VA la 60° față de bazăABCVO6√3 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. a) Pentru triunghiul echilateral cu latura l=63 cm, raza cercului circumscris este OA= l33= 63⋅33= 6⋅33= 6 cm.
  2. b) Unghiul dintre VA și planul bazei este ∠VAO, în triunghiul dreptunghic VOA, drept în O: tan⁡60∘= VOOA.
  3. Cum tan⁡60∘= 3: VO= OA⋅3= 63 cm.
  4. c) Aria bazei: Ab= l234= 10834= 273 cm² (din l2= (63)2= 108).
  5. Volumul: V= Ab⋅VO3= 273⋅633= 27⋅6⋅33= 27⋅6= 162 cm³.

Răspuns: a) OA=6 cm; b) VO=63 cm; c) V=162 cm³

Cum recunoști un exercițiu pe unghiul dintre o dreaptă și un plan

  • Enunțul cere „unghiul dintre [o dreaptă] și planul [...]” sau „unghiul făcut de [...] cu baza”.
  • Construiești mereu același triunghi dreptunghic: oblica (ipotenuza), proiecția ei pe plan și perpendiculara pe plan (catetele).
  • Dacă dreapta este deja perpendiculară pe plan, unghiul este direct 90∘; dacă e paralelă cu planul, unghiul este 0∘, fără niciun calcul.

Greșeli frecvente la unghiul dintre o dreaptă și un plan

  • Măsori unghiul față de o dreaptă oarecare din plan, nu față de proiecție. Unghiul dintre o dreaptă și un plan se ia mereu față de proiecția ortogonală a dreptei pe acel plan, nu față de o altă dreaptă aleasă la întâmplare din plan.
  • Confunzi ce e catetă și ce e ipotenuză în triunghiul dreptunghic. Oblica (dreapta din enunț) este mereu ipotenuza. Perpendiculara pe plan și proiecția sunt catetele. Dacă le inversezi, aplici sinus în loc de tangentă și rezultatul iese greșit.
  • Uiți cazurile particulare, 0° și 90°, și încerci să calculezi ceva. Dacă dreapta e paralelă cu planul, unghiul e direct 0∘. Dacă e perpendiculară pe plan, unghiul e direct 90∘. Nu ai nevoie de niciun calcul suplimentar în aceste cazuri.

Exersează : unghiul dintre o dreaptă și un plan

Din același capitol

Întrebări frecvente despre unghiul dintre o dreaptă și un plan

De ce se ia unghiul față de proiecție, nu față de altă dreaptă din plan?

Pentru că unghiul cu proiecția este cel mai mic dintre toate unghiurile pe care dreapta le face cu dreptele din plan. În geometrie, „unghiul dintre o dreaptă și un plan” înseamnă mereu acest unghi minim.

Ce unghi face o dreaptă perpendiculară pe un plan, cu acel plan?

90∘. Proiecția unei drepte perpendiculare pe plan se reduce la un singur punct, deci practic nu mai există un triunghi dreptunghic de rezolvat.

Ce formulă folosesc dacă am ipotenuza și o catetă?

Dacă ai oblica (ipotenuza) și perpendiculara pe plan, folosești sinus: sin⁡θ= perpendicularaoblica. Dacă ai perpendiculara și proiecția, folosești tangentă: tan⁡θ= perpendicularaproiecția.

Vezi și lecția video: explicația completă, pas cu pas, în 46. Unghiul dintre o dreaptă și un plan. Lungimea proiecției unui segment pe un plan.

Exersează cu fișa de lucru: Unghiul dintre o dreaptă și un plan — fișă de lucru — temă printabilă, cu rezolvări separate.

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. Cum se definește unghiul dintre o dreaptă oblică și un plan?

  2. 2. Proiecția ortogonală a unui punct pe un plan este:

  3. 3. Un segment AB are lungimea  l  și face un unghi  α  cu planul. Care este lungimea proiecției sale pe plan?

  4. 4. Un segment de lungime 10 cm face un unghi de 30° cu planul. Cât este lungimea proiecției sale pe plan?

  5. 5. O dreaptă este perpendiculară pe un plan. Care este unghiul dintre dreaptă și plan?

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
, actualizat