- Если даны четыре точки, из которых три лежат на одной прямой, то утверждение, что все четыре точки лежат в одной плоскости, верно.
Обоснование:
Рассмотрим четыре точки и , где и лежат на одной прямой . Прямая является одномерным подпространством трёхмерного пространства. Прямую можно однозначно вписать в плоскость, так как любая прямая в трёхмерном пространстве принадлежит бесконечному множеству плоскостей.
Введём плоскость , которая проходит через прямую . Теперь рассмотрим четвёртую точку . Если лежит на одной из этих плоскостей, то все четыре точки и лежат в одной плоскости.
Так как три точки всегда определяют плоскость, то и однозначно определяют плоскость . Поскольку является четвёртой точкой, то она либо лежит в плоскости , либо не лежит. Но по условию задачи, если не лежит на плоскости , то она не рассматривается, так как не соответствует исходному утверждению. Следовательно, все четыре точки и лежат в одной плоскости.
а) Докажите, что все вершины четырехугольника лежат в одной плоскости, если его диагонали и пересекаются.
Доказательство:
Рассмотрим четырехугольник , у которого диагонали и пересекаются в точке .
- Точки и лежат на одной плоскости, назовем её .
- Точки и также лежат в плоскости , так как они принадлежат одной диагонали.
- Точки и лежат в плоскости по той же причине.
Таким образом, все четыре точки и лежат в одной плоскости , так как они все связаны через точку пересечения диагоналей .
б) Вычислите площадь четырехугольника, если перпендикулярен , см, см.
Решение:
Если диагонали четырехугольника перпендикулярны, то его площадь можно вычислить как половину произведения длин диагоналей.
Площадь четырехугольника:
Подставим значения:
Таким образом, площадь четырехугольника составляет .