Кейс: в пространстве даны четыре точки A, B, C, D, причём треугольники ABC и ABD равны по двум сторонам и углу между ними; какие выводы можно сделать о симметриях и расстояниях в тетраэдре ABCD
Выводы из равенства треугольников ABCABCABC и ABDABDABD по двум сторонам и углу между ними (при соответствии вершин A↔A, B↔B, C↔DA\leftrightarrow A,\;B\leftrightarrow B,\;C\leftrightarrow DA↔A,B↔B,C↔D): 1. Непосредственные равенства: AC=AD,BC=BD,AB=AB,
AC=AD,\qquad BC=BD,\qquad AB=AB, AC=AD,BC=BD,AB=AB,
а также равенство соответствующих углов ∠CAB=∠DAB,∠CBA=∠DBA,…
\angle CAB=\angle DAB,\qquad \angle CBA=\angle DBA,\dots ∠CAB=∠DAB,∠CBA=∠DBA,… 2. Локус точек CCC и DDD: обе точки лежат на пересечении двух сфер с центрами в AAA и BBB и радиусами ACACAC и BCBCBC соответственно: C,D∈S(A,AC)∩S(B,BC).
C,D\in S(A,AC)\cap S(B,BC). C,D∈S(A,AC)∩S(B,BC).
Это пересечение (при совместимости радиусов) — окружность, лежащая в плоскости, перпендикулярной отрезку ABABAB. Если положить AB=dAB=dAB=d, то координата плоскости вдоль ABABAB (от AAA) равна x=AC2−BC2+d22d,
x=\frac{AC^2-BC^2+d^2}{2d}, x=2dAC2−BC2+d2,
а радиус окружности ρ=AC2−x2.
\rho=\sqrt{AC^2-x^2}. ρ=AC2−x2. 3. Симметрии тетраэдра ABCDABCDABCD: существует жёсткое движение (изометрия) пространства, фиксирующее точки AAA и BBB и переводящее CCC в DDD. Это либо поворот вокруг оси ABABAB на некоторый угол, либо отражение в плоскости, содержащей ось ABABAB (в зависимости от ориентации). Следовательно ось ABABAB является осью симметрии, которая переставляет вершины CCC и DDD. 4. Частные случаи: - Если AC=BCAC=BCAC=BC (то есть радиусы равны), то плоскость окружности — середина отрезка ABABAB (перпендикулярная через середину) и C,DC,DC,D симметричны относительно этой плоскости. - В общем случае CCC и DDD симметричны относительно поворота вокруг ABABAB на угол, равный повороту одного из треугольников в другой.
1. Непосредственные равенства:
AC=AD,BC=BD,AB=AB, AC=AD,\qquad BC=BD,\qquad AB=AB,
AC=AD,BC=BD,AB=AB, а также равенство соответствующих углов
∠CAB=∠DAB,∠CBA=∠DBA,… \angle CAB=\angle DAB,\qquad \angle CBA=\angle DBA,\dots
∠CAB=∠DAB,∠CBA=∠DBA,…
2. Локус точек CCC и DDD: обе точки лежат на пересечении двух сфер с центрами в AAA и BBB и радиусами ACACAC и BCBCBC соответственно:
C,D∈S(A,AC)∩S(B,BC). C,D\in S(A,AC)\cap S(B,BC).
C,D∈S(A,AC)∩S(B,BC). Это пересечение (при совместимости радиусов) — окружность, лежащая в плоскости, перпендикулярной отрезку ABABAB. Если положить AB=dAB=dAB=d, то координата плоскости вдоль ABABAB (от AAA) равна
x=AC2−BC2+d22d, x=\frac{AC^2-BC^2+d^2}{2d},
x=2dAC2−BC2+d2 , а радиус окружности
ρ=AC2−x2. \rho=\sqrt{AC^2-x^2}.
ρ=AC2−x2 .
3. Симметрии тетраэдра ABCDABCDABCD: существует жёсткое движение (изометрия) пространства, фиксирующее точки AAA и BBB и переводящее CCC в DDD. Это либо поворот вокруг оси ABABAB на некоторый угол, либо отражение в плоскости, содержащей ось ABABAB (в зависимости от ориентации). Следовательно ось ABABAB является осью симметрии, которая переставляет вершины CCC и DDD.
4. Частные случаи:
- Если AC=BCAC=BCAC=BC (то есть радиусы равны), то плоскость окружности — середина отрезка ABABAB (перпендикулярная через середину) и C,DC,DC,D симметричны относительно этой плоскости.
- В общем случае CCC и DDD симметричны относительно поворота вокруг ABABAB на угол, равный повороту одного из треугольников в другой.