تمرين 5 — مستويان \(P\) و\(P'\) متقاطعان وفق \(D\)

هندسة الفضاء — السنة الثامنة — التوازي في الفضاء
نص التمرين:
انقل الشكل حيث \(P\) و\(P'\) مستويان متقاطعان وفق المستقيم \(D\)، \(C\) نقطة على \(D\)، و\(D'\) مستقيم يقطع \(P\) في \(A\) ويقطع \(P'\) في \(B\). نرمز بـ\(Q\) للمستوى \((ABC)\).
أ) ارسم \(Q \cap P\) و \(Q \cap P'\).
📐 الخاصية: \(Q=(ABC)\) يقطع \(P\) في مستقيم يضم النقاط المشتركة بين \(Q\) و\(P\).
1 \(A \in Q\) و\(A \in P\)\(A \in Q \cap P\).
2 \(C \in Q\) (لأن \(C \in (ABC)=Q\)) و\(C \in P\) (لأن \(C \in D \subset P\)) → \(C \in Q \cap P\).
3 \(Q \cap P\) هو المستقيم \((AC)\). بنفس الطريقة \(Q \cap P' = (BC)\).
\(Q \cap P = (AC)\) و \(Q \cap P' = (BC)\).
⚠️ خطأ شائع: تأكد أن \(C \in D = P \cap P'\) وهو في \(Q\) أيضاً.
ب) حدد \(Q \cap D\).
📐 الخاصية: \(D = P \cap P'\). نبحث عن نقطة مشتركة بين \(Q\) و\(D\).
1 \(C \in D\) (معطى). \(C \in (ABC) = Q\) (لأن \(A,B,C\) يحددون \(Q\)).
2 إذن \(C \in Q \cap D\). هل هناك نقاط أخرى؟ \(D\) مستقيم و\(Q\) مستوى → تقاطعهما إما نقطة أو المستقيم كله.
3 هل \(D \subset Q\)؟ \(D\) يمر بـ\(C\) ومستوى \(Q=(ABC)\) يضم \(A,B,C\). إذا كان \(D\) في \(Q\) فيجب أن \(D \subset (ABC)\). هذا غير مضمون → التقاطع نقطة وحيدة.
\(Q \cap D = \{C\}\)
⚠️ خطأ شائع: لا تفترض أن \(D\) محتوٍ في \(Q\) بدون إثبات.
ج) بيّن أن \(D\) و\(D'\) ليسا في نفس المستوى.
📐 الخاصية: مستقيمان ليسا في نفس المستوى ↔ لا يتقاطعان + غير متوازيَين.
1 هل \(D\) و\(D'\) يتقاطعان؟ من ب: \(D \cap Q = \{C\}\). و\(D' \subset Q\) (لأن \(A,B \in Q\) و\(D'\) يمر بهما). إذن \(D \cap D' = D \cap Q \cap D' = \{C\}\)؟ لكن \(C \in D'\) فقط إذا \(D'\) يمر بـ\(C\). \(D'\) يقطع \(P\) في \(A\) ويقطع \(P'\) في \(B\) وهو ليس بالضرورة مارًّا بـ\(C\).
2 بما أن \(D\cap D'=\emptyset\) (لا تقاطع) وليسا متوازيَين (اتجاهان مختلفان) → ليسا في نفس المستوى.
3 دليل إضافي: \(D \subset P\) و\(D'\) يخرج من \(P\) (يقطعه في \(A\)) → لا مستوى واحد يضمهما.
\(D\) و\(D'\) ليسا في نفس المستوى.
⚠️ خطأ شائع: التحقق من عدم التقاطع وعدم التوازي كلاهما ضروري.
انقر على نقطة لمعرفة خصائصها. افتح سؤالاً لإبراز عناصره.

خلاصة الخواص الأساسية

1) مستوى محدد بنقطتَين

إذا كانت لمستقيم نقطتان مشتركتان مع مستوى فهو محتوٍ فيه.
⚠️ نقطة مشتركة واحدة فقط تعني قطعا وليس احتواءً.

2) مستويان متقاطعان

نقطة مشتركة + غير منطبقَين → تقاطعهما مستقيم.
⚠️ لا تنسَ إثبات عدم الانطباق.

3) مستوى قاطع لمستويَين متوازيَين

إذا قطع مستوى ثالث مستويَين متوازيَين → خطا التقاطع متوازيان.
⚠️ سمّ المستويَين المتوازيَين صراحةً.

4) مستقيم موازٍ لمستوى

مستقيم يوازي مستقيماً محتوًى في مستوى + غير محتوٍ فيه → موازٍ للمستوى.
⚠️ التوازي مع مستقيم واحد فقط لا يكفي — يجب إثبات عدم الاحتواء.