§ 10. Параллельность прямой и плоскости…55

§ 11. Перпендикуляр, опущенный на плоскость…61

§ 12. Связь между параллельностью прямых и перпендикулярностью прямой и плоскости…67

§ 13. Перпендикулярность плоскостей…73

Глава III. Расстояния и проекции

§ 14. Ближайшие точки и расстояние от точки до фигуры…82

§ 15. Параллельные плоскости и перпендикуляры…36

§ 16. Параллельное проектирование…94

§ 17. Ортогональное проектирование…161

§ 18. Ближайшие точки и проекции…105

§ 19. Пространственная теорема Пифагора

Глава IV. Пространственные фигуры и тела

§ 20. Сфера и шар…120

§ 21. Опорная плоскость…126

§ 22. Размеры фигур. Расстояние до фигуры…132

§ 23. Выпуклые фигуры…138

§ 24, Цилиндры…141

§ 25. Конусы. Усеченные конусы…145

§ 26. Тела…158

§ 27. Выпуклые тела 165

§ 28. Теоремы о телах…170

Глава V. Многогранники

§ 29. Многогранник и его элементы…175

§ 30. Пирамиды…179

§ 31. Призмы…188

§ 32. Два подхода к определению многогранника…1?3

§ 33. Выпуклые многогранники…199

§ 34. Теорема Эйлера…204

§ 35. Правильные многогранники…207

Ответы…213

Предметный указатель…220

ПРЕДИСЛОВИЕ

Эта книга представляет развернутое изложение первой, предназначенной для IX класса, части учебника геометрии для IX — X классов средней школы, посвященного стереометрии. Учебник, как он задуман и представлен в данной книге, имеет некоторые особенности, связанные с принципиальными взглядами на геометрию и задачами среднего образования.

Сущность геометрии в органическом соединении пространственных представлений со строгой логикой, в котором они взаимно проникают и организуют друг друга. А так как все, что ни есть, находится в пространстве, то геометрия, как теория пространственных форм и отношений, имеет всеобщее значение. Мы окружены ее реальными воплощениями, она лежит в основе всей техники, появляясь всюду, где требуется малейшая точность в определении форм и размеров. Геометрия не существует без этих связей, — взятая «в себе», она не будет тем, что она есть на самом деле.

Соответственно первая особенность предлагаемого учебника состоит в том, что в нем уделено существенно большее внимание, чем это делается обычно, связи вводимых понятий и доказываемых теорем с реальными вещами, от повседневного обихода до техники и законов физики.

Это представляется тем более важным для всеобщего среднего образования, чтобы молодой человек воспринял науку в ее связи с жизнью и тем обогатил свои возможности практической деятельности и понимания действительности. Иначе может оказаться, что геометрия останется для него только учебным предметом, который надо выучить, сдать и забыть... Заметим, что даже для тех, кто будет заниматься математикой, понимание ее связей с другими науками и практикой также чрезвычайно важно.

Понимание целей всеобщего среднего образования определяет следующую — вторую особенность предполагаемого учебника. Она заключается в том, что учебник состоит как бы из двух частей: необходимого минимума и дополнительного материала, отмеченного всюду знаком... Необходимый минимум — это материал, изучение которого представляется обязательным для всех учащихся, а дополнения должны дать возможность учителю и ученикам выйти по желанию и по склонностям за пределы обязательного минимума.

Интересы, склонности, способности учащихся различны, и нужно постараться учесть это в рамках всеобщего образования.

Третья особенность предлагаемого учебника связана с логической структурой геометрии й с задачей развития у учащихся логического мышления. Особенность эта состоит в том, что в учебнике соблюдена логическая строгость изложения без того, чтобы сколько-нибудь его усложнить. Изложение опирается на аксиомы, особенность которых состоит в том, что в них плоскость фигурирует не как «неопределенное понятие» или «новый геометрический образ», а как та самая плоскость, геометрию которой учащиеся изучали в VI — VIII классах.

Соответственно изложение оснований стереометрии начинается с определения плоскости как, фигуры, на которой выполняется планиметрия. Это позволяет ввести потом всего четыре аксиомы. Дальше все теоремы действительно доказываются на основе аксиом (по крайней мере в пределах собственно элементарной геометрии, т. е. до теоремы о границе и теоремы Эйлера, в которой кое-что берется из интуиции без аксиом). Эта доказательность представляет еще одну особенность предлагаемого учебника.

Логическая система, где все доказано, представляется важной для воспитания элементов научного мировоззрения, которое требует доказательств, а не ссылок на то, что «так сказано в учебнике».

Однако вовсе не имеется в виду, что учащиеся должны знать все доказательства; достаточно, если они разберутся в них, а будут знать только некоторые, наиболее существенные. Развитие логического мышления требует упражнения, а не запоминания готовых выводов.

Накснец, особенность предлагаемого учебника состоит в том, что он полностью посвящен самой геометрии, чтобы сосредоточиться на главном — на пространственных представлениях, логическом мышлении и связях с реальными вещами. Параллельность и перпендикулярность излагаются вместе, соответственно их связи в самой геометрии и в строительстве. За этим следуют темы; касающиеся тел, переставленные из курса X класса (конечно, без вопроса об объемах). Это дает богатый материал развитию пространственных представлений, особенно в решении задач.

Мы ввели в курс совершенно элементарное понятие опорной плоскости и некоторые вопросы, касающиеся гыпуклых фигур. Эти по существу элементарные, наглядные вещи принадлежат математике XX в. и приобрели чрезвычайное значение и за пределами геометрии.

Мы убеждены, что средней школе нужен курс именно наглядной геометрии в возможно строгом изложении, в связях с реальными вещами. Создание такого курса, добиваясь прежде всего максимальной простоты без' ущерба для точности, — дело нелегкое, требующее испытания вариантов и отработки деталей. Мы надеемся, что те, кто познакомится с книгой и тем более будет работать с ней, помогут делу своей критикой и советами.

Вторая часть, соответствующая курсу X класса, будет состоять из четырех разделов: «Координаты и векторы», «Углы», «Перемещения», «Геометрические величины — объемы, площади, длины кривых». Тема «Координаты» имеет главной целью дать на материале системы прямоугольных координат содержательный материал для-повторения сведений о параллельности и перпендикулярности, полученных в IX классе. Повторение для повторения, вне применений, представляется авторам педагогически неэффективным. Метод координат только указан, и его возможные применения отнесены в задачи (необязательные).

Тема «Векторы» излагается, включая скалярное произведение, геометрически, с исходным более наглядным представлением о векторе, чем о параллельном переносе, но в логическом согласии с ним. Дальше векторы используются в определении углов в пространстве и в изучении перемещений.

Тема «Углы» оказывается небольшой. Перемещениям уделено внимание, большее, чем в других курсах. К этому побуждало по крайней мере два обстоятельства. Во-первых, перемещения дают хороший, наглядный материал, развивающий пространственные представления, например при рассмотрении элементов симметрии правильных многогранников. Во-вторых, геометрические перемещения связаны с такими важнейшими «вещами», как механическое движение и симметрия в природе и в искусстве. Эта тема должна поэтому служить общему развитию учащихся и насыщению курса геометрии живым материалом.