Síkok metszése egyenessel, láthatóság

Mit kellene tudnunk ahhoz, hogy bármilyen helyzetű két síkot (=síklapot) el tudjunk metszeni?

Például nagyon jó lenne, ha egy általános helyzetű síkot és egy általános helyzetű egyenest el tudnánk metszeni egymással. A megoldási menet nem látszik az alábbi ábrán, csak a végeredmény. Az M pontban kell átszúrni az egyenest a síkon. A szúrás(=döfés, =metszés)pontban az egyenes láthatósága váltani fog annak megfelelően, hogy az egyenes mely része van a síklap fölött/alatt a felülnézetben, és mely része van a síklap előtt/mögött a szemből nézetben. A láthatóság eldöntésénél majd mindig a másik  kép lesz a segítségünkre.

Fedő egyenespár módszere

Általános helyzetű térelemek esetében a fedő egyenespár módszerét alkalmazhatjuk. Ennek az lesz a lényege, hogy az elképzeljük az egyenes egyik vetítősíkját, és azzal az adott síkba metszünk. Ekkor egy olyan egyenest kapunk, amely az adott egyenes alatt/fölött halad, és közben át is metszi azt.
Ez ábrán a V1 első vetítősíkot választottam, amely az m egyenesben metszi a háromszöglap síkját. Az első képen (felülnézetben) az adott egyenes és az m egyenes ugyanabban  a vonalban látszik, míg a 2. képen (szemből nézetben) azt látjuk, hogy hogy az e és m egyenesek metszőek. Ezt a metsző helyzetet természetesen bármely oldalnézet is megmutatná.

Hasonló helyzetet szemléltet az alábbi forgatható ábra is:

 

 

Lényeg: két egyenes az egyik képen fedi egymást, a másik képen pedig nem. A számunkra fontos metszéspont ezen az utóbbi képen jeleneik majd meg hamarabb,  a másikra rendezővel fogjuk vetíteni.

 

A módszernek van egy "fordított" verziója is,  melyet második fedőegyenes módszernek nevezünk. Ennek a lényege, hogy a feladatban szereplő egyenesre második vetítősíkot illesztünk és először ennek az eredeti síkkal való metszését szerkesztjük meg. Az 1. képen jelölhető ki a keresett döféspont a két egyenes metszéspontjaként:

 

Mindegy, hogy melyik módszert alkalmazzuk egy adott feladatban, ugyanazt a metszéspontot fogjuk kapni eredményül!

Letölthető anyagok:

• Diasor pdf-ben
• Munkafüzet2024 (10.-11. oldal)
• Fedőegyenes módszer alkalmazása (videó)
  

További ábrák:

Síklap és egyenes metszése 2. fedőegyenes alkalmazásával. Az ábrában nincs feltüntetve az x12 képsíktengely, ennek ellenére a rendezők beállnak egymással párhuzamos helyzetbe.(Forrása: Sulinet tudásbázis)

Ezt már tudunk a Monge-féle ábrázolásról

Ezt a félévet úgy kezdjük, hogy a Monge-féle (kétképsíkos) ábrázolás alapjait már vettük az Ábrázolási alapismeretek kurzusban. Ekkor ennek a Munkafüzet2024-nek az első 9 oldalát használtuk. Ott fejeztük be, hogy vetítősíkkal metszettünk egyenest és síkot is. Ez a bejegyzés egy összefoglaló ezektől az ismeretekről.  Ebben a bejegyzésben röviden összefoglalom, hogy miről van ismeretünk.

Ebben a félévben a Monge-rendszert fogjuk használni, amelyben egyszerre kell dolgoznunk egy alakzat elöl- és felülnézetével. A vetületekből kell majd következtetnünk az alakzatok térbeli helyzetére, a képsíkokhoz viszonyított helyzetükre. Illetve, ha valamilyen új elemet ábrázolunk az egyik képen, akkor a térbeli kapcsolatokra alapozva meg kell határozunk annak a másik képét is. Ezáltal a két képet összehangoltan kell használnunk és párhuzamosan kell fejlesztgetni! A rendszerünkben a K1 képsík fölött és a K2 képsík előtt helyezzük el az alakzatokat.

Alapfogalmak, melyekről korábban szó volt: képsíkrendszer, rendező, térnegyedek, pontok ábrázolása a térnegyedekben, pont távolsága a képsíkoktól. Ábrázoltunk térelemeket, melyek a képsíkokhoz képest lehetnek speciális helyzetben. Ez a képsíkkal való párhuzamosságot és a képsíkra merőleges helyzetet jelenti.

Forrás: Sokszínű matematika 5. osztály

Mi az európai ábrázolási rendszert használjuk. A vetületi ábrázoláskor az alakzatot egymásra merőleges képsíkok által határol „szobasarokba” helyezzük, majd a síkokra merőlegesen vetítjük. A vetítés után a képsíkokat kihajtogatjuk a vetületekkel együtt. A mi Monge-rendszerünk csak két képet használ, a fenti kismackós szemléltetésből csak a szemből- és felülnézetével dolgozunk, és csak szükség esetén fordulunk az oldalnézethez.

Az ábráinkból rá kell jönnünk, hogy egy pont illeszkedik-e egy egyenesre, vagy egy síkra, vagy akár egy egyenes rajta van-e egy síkon. Ez azért is fontos, mert nem csak ilyen döntéseket kell hoznunk, hanem a feltételeket használva újabb elemeket ábrázolhatunk. Például egy síkidomból levághatunk egy darabkát, vagy lyukat vághatunk a közepére, de a metszéseknek is ez lesz majd az alapja. 

Egy pont egyenesre való illesztésekor fontos, hogy mindkét képen látható legyen az "illeszkedik" helyzet, vagyis a pont első képe az egyenes első képére, a pont második képe az egyenes második képére illeszkedjen, és természetesen a pont képeit rendezővel tudjuk összekötni. 

Egy egyenes síkra való illesztése már bonyolultabb, ugyanis az már ismert elemekhez kell "ragasztanunk" az újabbat. A síkot úgy kell tekinteni, mintha egy átlátszó fólia lenne, amelyre rajzolhatunk. A síkot a Monge-rendszerben pl. egy metsző egyenespárral megadva minden újabb egyenes az adott egyenesekkel alkotott metszéspontjai által rögzíthető! Vagy az is előfordulhat, hogy valamelyik ismert egyenessel párhuzamos, akkor ezt a párhuzamosságot látni fogjuk. Ezzel a technikával előbb-utóbb egy pókhálószerű vonalrendszert kapjuk. És végül ha pontot akarunk illeszteni síkra, akkor azt csak úgy tehetjük meg, ha először keresünk egy olyan síkbeli egyenest, amelyre a pontot rá tudjuk tenni. Emlékeznek a pókhálós példámra? A képek benne vannak a diasorban.

És végül vetítősíkkal metszettünk más alakzatokat: egyenest is és másik síkot is. Ebben az volt a lényeg, hogy a vetítő sík az egyik képen egy vonalban látszódik, és így jól be lehet azonosítani, hogy mi van az egyik vagy másik oldalán, és hol alakulnak ki metszések. Erre mutatok egy példát:

A használt diasorok elérhetők a következő linkeken:

• Diasor1 (Bevezetés, alapvető ábrázolási ismeretek) 
• Diasor2 (Illeszkedéssel kapcsolatos ismeretek) 
• Diasor3 (Metszés egyszerűbb esetei, vetítősíkkal történő metszés)

Munkalapok:

• Munkafüzet2024 1.-9. oldalai
   

Emlékeztető a térelemek ábrázolásához (videók)

• Pontok ábrázolása (azonosítása) a Monge-rendszerben
• Egyenesek ábrázolása
• Síkok ábrázolása
• Egyenes és sík, valamint két sík metszése egyszerűbb esetekben