Задачи начертательной геометрии Комплексный чертеж Первая и вторая позиционные задачи Пересечение поверхности и плоскости Развертки поверхностей Аксонометрические проекции

Взаимное положение точек и прямых, их принадлежность плоскости

Взаимное положение точки и прямой. Деление отрезка прямой в данном отношении

Точка может принадлежать прямой и может не принадлежать прямой. Пусть точка A принадлежит прямой e (A Î e). При проецировании прямой и точки на плоскость П1 получим, что горизонтальная проекция точки принадлежит горизонтальной проекции прямой A1 Î e1. Аналогично и при проецировании на П2 – A2 Î e2. Таким образом, если точка принадлежит прямой, то ее проекции принадлежат одноименным проекциям прямой. Справедливо и обратное утверждение – если проекции точки принадлежат одноименным проекциям прямой, то точка принадлежит прямой. На рис. 3.1 точка A принадлежит прямой e, а остальные точки не принадлежат прямой e.

Для определения принадлежности точки профильной прямой, необходимы профильные проекции точки и прямой.

При проецировании отрезка AB на П1 получим отрезок A1B1, при проецировании на П2 – A2B2. На рис. 3.2 показан комплексный чертеж отрезка AB.

Поскольку отношение длин отрезков, лежащих на одной прямой при проецировании не меняется, то для деления отрезка в данном отношении, достаточно разделить в этом отношении одну проекцию отрезка и это полностью определит точку деления. На рис. 3.2 показано построение точки C, делящей отрезок AB в отношении ïACï : ïCBï = 3 : 2. На основе теоремы Фалеса, в отношении 3 : 2 делим горизонтальную проекцию отрезка, т.е. ïA1C1ï : ïC1 B1ï = 3 : 2. Так находим точку C1. Затем по линии проекционной связи находим C2 . Точка C2 делит фронтальную проекцию отрезка в том же отношении ïA2C2ï : ïC2 B2ï = 3 : 2 (по теореме Фалеса, так как линии проекционной связи всех точек параллельны). На рис. 3.2 последовательность построений показана стрелкой на линии проекционной связи – сначала строится C1, а затем C2. 

Взаимное положение прямых

В пространстве две прямые могут совпадать, пересекаться, быть параллельны, скрещиваться.


У совпавших прямых все точки совпадают, поэтому эти прямые будут иметь совпавшие одноименные проекции. По сути, это одна прямая, обозначенная по-разному.

Пересекающиеся прямые имеют одну общую точку. Пусть прямые общего положения a и b пересекаются в точке K (a Ç b = K). Пересекающиеся прямые, в общем случае, проецируются в пересекающиеся прямые. Точка K – реально существующая точка и ее проекции находятся на линии проекционной связи (K1K2), перпендикулярной оси x (рис. 3.3).

Параллельные прямые расположены в одной плоскости и не имеют общих точек. Параллельные прямые, в общем случае, проецируются в параллельные прямые (пятое свойство ортогонального проецирования). На рис. 3.4 показан комплексный чертеж параллельных прямых e и m. При проецировании этих прямых на П1 получим e1 // m1, при проецировании на П2 – e2 // m2.

Прямые, не лежащие в одной плоскости, называются скрещивающимися. Эти прямые не параллельны и не пересекаются. Пример комплексного чертежа скрещивающихся прямых n и b показан на рис. 3.5 (n ×/ b). Горизонтальные и фронтальные проекции этих прямых пересекаются. Но точки их пересечения не лежат на одной линии проекционной связи. В точке пересечения горизонтальных проекций совпали проекции двух точек 1 Î n и 2 Î b. Это горизонтально конкурирующие точки. Координаты x и y этих точек равны, а координата z точки 1 больше, чем z точки 2. В точке пересечения фронтальных проекций этих прямых совпали проекции двух точек 3 Î n и 4 Î b. Это фронтально конкурирующие точки. Координаты x и z этих точек равны, а координата y точки 4 больше, чем y точки 3. Скрещивающиеся прямые могут проецироваться на одну плоскость проекций в параллельные прямые, а на другую плоскость проекций - в пересекающиеся прямые.

Если хотя бы одна из прямых является профильной прямой, то для определения взаимного положения прямых нужно построить профильные проекции этих прямых.

При рассмотрении комплексных чертежей любых фигур необходимо мысленно представлять эти фигуры в пространстве и их положение относительно плоскостей проекций.

Принадлежность точки и прямой плоскости

Точка принадлежит плоскости, если она принадлежит какой либо прямой этой плоскости.

Прямая принадлежит плоскости, если две ее точки принадлежат плоскости.

Эти два, вполне очевидных, предложения часто называют условиями принадлежности точки и прямой плоскости.

На рис. 3.6 плоскость общего положения задана треугольником АВС. Точки А, В, С принадлежат этой плоскости, так как являются вершинами треугольника из этой плоскости. Прямые (АВ), (ВС), (АС) принадлежат плоскости, так как по две их точки принадлежат плоскости. Точка N принадлежит (AC), D принадлежит (AB), E принадлежит (CD) и, значит, точки N и E принадлежат плоскости (DABC), тогда прямая (NE) принадлежит плоскости (DABC).

Если задана одна проекция точки L, например L2, и известно, что точка L принадлежит плоскости (DABC), то для нахождения второй проекции L1 последовательно находим (A2L2), K2, (A1K1), L1.

 Если условие принадлежности точки плоскости нарушено, то точка не принадлежит плоскости. На рис. 3.6 точка R не принадлежит плоскости (DABC), так как R2 принадлежит (F2K2), а R1 не принадлежит (A1K1).

На рис. 3.7 приведен комплексный чертеж горизонтально проецирующей плоскости (DCDE). Точки K и P принадлежат этой плоскости, так как P1 и K1 принадлежат прямой (D1C1), являющейся горизонтальной проекцией плоскости (DCDE). Точка N не принадлежит плоскости, так как N1 не принадлежит (D1C1). 

Все точки плоскости (DCDE) проецируются на П1 в прямую (D1C1). Это следует из того, что плоскость (DCDE) ^ П1. В этом же можно убедиться, если проделать для точки P (или любой другой точки) построения, которые были сделаны для точки L (рис. 3.6). Точка P1 попадет на прямую (D1C1). Таким образом, для того, чтобы определить принадлежность точки горизонтально проецирующей плоскости, фронтальная проекция (DC2D2E2) не нужна. Поэтому, в дальнейшем, проецирующие плоскости будут задаваться только одной проекцией (прямой линией). На рис. 3.7 показана фронтально проецирующая плоскость S, заданная фронтальной проекцией S2, а также точки A Î S и B Ï S.

Взаимное положение точки и плоскости сводится к принадлежности или не принадлежности точки плоскости.

При решении многих задач приходится строить линии уровня, принадлежащие плоскостям общего и частного положения. На рис. 3.8 показаны горизонталь h и фронталь f, принадлежащие плоскости общего положения (DABC). Фронтальная проекция h2 параллельна оси x, поэтому прямая h - горизонталь. Точки 1 и 2 прямой h принадлежат плоскости, поэтому прямая h принадлежит плоскости. Таким образом, прямая h - это горизонталь плоскости (DABC). Обычно порядок построения такой: h2; 12, 22; 11, 21; (1121) = h1. Фронталь f проведена через точку A. Порядок построения: f1 // x, A1Î f1; 31, 32; (A232) = f2.


На рис. 3.9 показаны проекции горизонтали и фронтали для фронтально проецирующей плоскости S и горизонтально проецирующей плоскости Г. В плоскости S горизонталь является фронтально проецирующей прямой и проходит через точку A (попытайтесь представить горизонталь как линию пересечения S и плоскости, проходящей через точку A параллельно П1). Фронталь проходит через точку С. В плоскости Г горизонталь и фронталь проведены через одну точку D. Фронталь является горизонтально проецирующей прямой.

Из рассмотренных выше построений следует, что линию уровня в плоскости можно провести через любую точку этой плоскости.

Совпадение плоскостей можно трактовать как принадлежность одной плоскости другой. Если три точки одной плоскости принадлежат другой плоскости, то эти плоскости совпадают. Упомянутые три точки не должны лежать на одной прямой. На рис. 3.10 плоскость (DDNE) совпадает с плоскостью S(DABC), так как точки D, N, E принадлежат плоскости S(DABC).

  Обратим внимание на то, что плоскость S, заданная DABC, теперь может быть задана DDNE. Любая плоскость может быть задана линиями уровня. Для этого необходимо через точку плоскости S(DABC) (например, через точку А) провести в плоскости горизонталь и фронталь, которые и будут задавать плоскость S (на рис. 3.10 построения не показаны). Последовательность построения горизонтали: h2 // x (A2 Î h2); K2 = h2 Ç B2C2; K1 Î B1C1 (K2K1 ^ x); A1K1 = h1. Последовательность построения фронтали: f1 // x (A1 Î f1); L1 = f1 Ç B1C1; L2 Î B2C2 (L1L2 ^ x); A2L2 = f2. Можно записать S(DABC) = S(h, f).


Ортогональная (прямоугольная) изометрическая проекция