在长方体中,有三对垂直平面。
第一对:两组侧面
矩形的两组侧面相互垂直。每组包含两个平行且不相交的表面。例如,在矩形ABCDEFGH中,表面ABCD和EFGH相互垂直,表面ABFE和CDHG也相互垂直。
第二对:投影的底部和侧面
矩形的底面垂直于每个侧面的投影。底面是指矩形的上下两面(如ABCD和EFGH),而侧面的投影是指投影到底面的侧面(如AEFB和CDHG)。
第三对:投影投影投影的底部和侧面和侧面
长方体的底面和侧面的投影相互垂直。例如,线段AE垂直于线段BF,线段CD垂直于线段GH。
证明:
通过内积或向量积可以证明这三对平面相互垂直。例如,已知的向量法线分别为:
第一对:n1 = (0, 1, 0) 和 n2 = (0, 0, 1)
第二对:n3 = (0, 0, 1) 和 n4 = (1, 0, 0)
第三对:n5 = (1, 0, 0) 和 n6 = (0, -1, 0)
则内积为:
n1 · n2 = 0
n3 · n4 = 0
n5 · n6 = 0
这表明三对平面相互垂直。
长方体内部有三对垂直平面。这三对平面将长方体分成八个相同的子空间。
第一对平面是矩形的两个端面,它们是垂直的。第二对平面是矩形的两侧,它们也是垂直的。第三对平面是矩形的两个底面,它们也是垂直的。
为了确定矩形中的对称轴,我们需要找到相对于这些平面的对称点。对于第一对平面,矩形的中心点是相对于这两个平面的对称点。对于第二对平面,矩形的中心点和另外两个点也是相对于这两个平面的对称点。这些点位于矩形的四个边缘的中点。对于第三对平面,矩形的中心点和另外四点是相对于这两个平面的对称点。这些点位于矩形的八个顶点。
所以,在一个长方体中,有 三对 相互垂直的对称轴。它们是:
第一对:垂直于端面的长方体中心点和直线
第二对:长方体中心点和棱角的中点垂直于侧面的直线
第三对:长方体中心点和顶点的直线