Геометрия · 10 класс3 четвертьТема 6ГОСО РК 2026Базовый

Двугранный угол и перпендикулярные плоскости. Линейный угол двугранного угла

Понятие двугранного угла, ребро и грани. Линейный угол двугранного угла. Признак и свойства перпендикулярности плоскостей.

Время изучения~75 минтеория + практика
Разделы темы5 разд.пошаговый разбор
Тест темы6 вопр.с мгновенным ответом
СОР / СОЧ3 четвертьдескрипторы ГОСО

1. Двугранный угол:

Пространственная фигура, состоящая из прямой c (ребра) и двух исходящих из нее полуплоскостей α и β (граней).

2. Линейный угол двугранного угла:

Чтобы измерить двугранный угол:

• Выберем на ребре c произвольную точку O;

• В полуплоскости α проведем луч OA ⊥ c;

• В полуплоскости β проведем луч OB ⊥ c;

• Угол ∠AOB между лучами OA и OB называется линейным углом двугранного угла.

3. Независимость от выбора точки O:

Все линейные углы одного и того же двугранного угла равны между собой (при переносе точки вдоль ребра лучи смещаются параллельно).

Градусной мерой двугранного угла называется градусная мера его линейного угла: 0° < φ ≤ 180°.

Чертеж: Двугранный угол и его линейный угол

Векторная схема
αβРебро двугранного углаφ (линейный угол)Мера двугранного угла равна мере его линейного угла: l ⊥ ребру в обеих плоскостях
Ребро c; грани α и β; перпендикуляры к ребру OA ⊥ c и OB ⊥ c образуют линейный угол φ = ∠AOB.
ДВУГРАННЫЙ УГОЛ

Ребро и две полуплоскости

Пространственный аналог плоского угла; грани образуют угол при ребре.
ЛИНЕЙНЫЙ УГОЛ

Угол между перпендикулярами

Плоский угол, измеряющий взаимный наклон двух граней относительно их общего ребра.
Линейный угол двугранного угла
OA⊂α,  OA⊥c;OB⊂β,  OB⊥c  ⟹  ∠(α,β)=∠AOBOA \subset \alpha, \;\quad OA \perp c;\quad \quad OB \subset \beta, \;\quad OB \perp c \implies \angle (\alpha, \beta) = \angle AOB
Оба луча ОБЯЗАНЫ быть перпендикулярны ребру c в одной общей точке O!

1. Определение перпендикулярных плоскостей:

Две пересекающиеся плоскости называются взаимно перпендикулярными (α ⊥ β), если двугранный угол между ними равен 90° (линейный угол равен 90°).

2. Теорема (признак перпендикулярности плоскостей):

Если плоскость α проходит через прямую a, перпендикулярную плоскости β (a ⊥ β), то плоскость α перпендикулярна плоскости β:

a ⊂ α, \quad a ⊥ β \implies α ⊥ β.

3. Свойства перпендикулярных плоскостей:

• Если плоскости α и β взаимно перпендикулярны, и в плоскости α проведена прямая a, перпендикулярная линии их пересечения c, то эта прямая перпендикулярна всей плоскости β: a ⊂ α, a ⊥ c => a ⊥ β;

• Если две пересекающиеся плоскости перпендикулярны третьей плоскости, то линия их пересечения перпендикулярна этой третьей плоскости.

ПРИЗНАК α ⊥ β

Через перпендикуляр к β

Любая плоскость, содержащая вертикальную прямую, перпендикулярна полу.
ЛИНЕЙНЫЙ УГОЛ 90°

Прямой двугранный угол

Все четыре образованных при пересечении двугранных угла равны 90°.
Признак перпендикулярности плоскостей
a⊂α,a⊥β  ⟹  α⊥βa \subset \alpha, \quad a \perp \beta \implies \alpha \perp \beta
Достаточно найти всего одну прямую в плоскости α, перпендикулярную плоскости β!

Теорема:

Площадь ортогональной проекции Sпр многоугольника на плоскость равна произведению площади самого многоугольника S на косинус угла φ между плоскостью многоугольника и плоскостью проекции:

Sпр = S * cos φ.

Следствие для нахождения двугранного угла:

Косинус двугранного угла между гранью и плоскостью основания пирамиды равен отношению площади проекции к площади грани:

cos⁡φ=SпрSграни\cos \varphi = \frac{S_\text{пр}}{S_\text{грани}}.
ОРТОГОНАЛЬНАЯ ТЕНЬ

Sпр = S · cos φ

Площадь тени всегда меньше площади фигуры во столько раз, каков cos φ наклона.
Площадь ортогональной проекции
Sпр=S⋅cos⁡φ  ⟺  cos⁡φ=SпрSS_\text{пр} = S \cdot \cos \varphi \iff \cos \varphi = \frac{S_\text{пр}}{S}
Позволяет находить угол между плоскостями через отношение площадей без построения линейного угла!

Для построения линейного угла в пирамиде или призме:

Шаг 1
Определение общего ребра
Найти прямую c, по которой пересекаются рассматриваемые плоскости α и β.
Шаг 2
Построение первого перпендикуляра к ребру
В грани α опустить высоту из вершины на ребро c (получить точку O и отрезок AO ⊥ c).
Шаг 3
Построение второго перпендикуляра по ТТП
По теореме о трех перпендикулярах доказать, что отрезок BO в плоскости β также перпендикулярен ребру c (BO ⊥ c).
Шаг 4
Вычисление угла
Угол ∠AOB — искомый линейный угол; вычислить его из треугольника △AOB.

Грубая ошибка на ЕНТ:

Учащиеся соединяют вершины граней произвольным образом (например, проводят высоты в разные точки ребра c).

Закон линейного угла:

Перпендикуляры OA и OB ОБЯЗАНЫ сходиться в ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ТОЧКЕ O на ребре!

Если перпендикуляры опущены в разные точки ребра, угол между ними НЕ является линейным углом двугранного угла и дает неверный ответ на экзамене.

Ловушка ЕНТ: Общая точка на ребре

Линейный угол — это угол между лучами, проведенными В ОДНОЙ ТОЧКЕ РЕБРА. Следите, чтобы основания перпендикуляров на чертеже строго совпадали!

Ваш прогресс по теме25%
Шпаргалка формул10 класс
Теорема о трех перпендикулярах:
AH⊥α,c⊂α  ⟹  (c⊥HM  ⟺  c⊥AM)AH \perp \alpha, \quad c \subset \alpha \implies (c \perp HM \iff c \perp AM)
Площадь ортогональной проекции:
Sпр=S⋅cos⁡φS_{пр} = S \cdot \cos\varphi[см²]
Боковая поверхность прямой призмы:
Sбок=Pосн⋅hS_{бок} = P_{осн} \cdot h[см²]
Диагональ прямоугольного параллелепипеда:
d2=a2+b2+c2d^2 = a^2 + b^2 + c^2[см²]
Следующая тема

Многогранники: призма (прямая, наклонная, правильная). Боковая и полная поверхность призмы

Перейти к теме →