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基本 例題
106 三垂線の定理
平面αとその上にない点Aがあり,また,α
とl上にない点があるとする。
l上の1点をBとするとき,
ABLE, OB1l, OALOB 51 OALa
が成り立つことを証明せよ。
指針
2000000
中の
基本事
1 多
平
CTA
a
BU
0
基本105
2
この例題106 と下の練習106 は, 三垂線の定理と呼ばれる。
OA⊥αを証明するには, 直線 OA が 平面α 上の交わる2直線に垂直であることを
えばよい。 しかし, 仮定の OA⊥OB 以外に, α上の直線でBを通り OAと垂直と
別解 OA が平面α上の交わる2直線に垂直であることを示すのに, 三平方の定理の
るものがほしい。そこで,直線ℓに着目。まず,OALℓを示すことから考えよう。
逆を利用する方法もある。
AB⊥l, Oil であるから, 直
解答 l は平面 OAB に垂直である。
AB, OB は平面 OAB
12
3
よって
OALl
このことと, OA⊥OB から, 直
線 OA は平面α上の交わる2
直線l, OB と垂直である。
a
B
ゆえに
OA+α
別解 直線 l 上に, Bと異なる
点Cをとる。
三平方の定理から
AB2+BC2=AC2
BC2+OB2=OC2
OA2+OB2=AB2
① ② ③ から
上の交わる 2直線。
直線lと直線OB は点 B
で交わる。
L
A
A
AABC
AOBC
a
B
(3)
l
AOAB
OA2+OC2=AC2
ゆえに, 三平方の定理の逆により
②から
同
BC²=OC²-OB²
③に代入す
∠AOC=90° すなわち
OA+α
このことと, OA⊥OBより, 直線 OA は平面α上の交
わる2直線 OB, OC と垂直であるから
OALOC
あると
OA²+OB²+OC²-OB
=AC²