Рассмотрим ситуацию, когда прямая ( a ) пересекает плоскость ( \alpha ) в точке ( P ). Нам нужно доказать, что прямая ( a ) пересекает любую плоскость, параллельную данной плоскости ( \alpha ).
Для начала введем обозначение. Пусть ( \beta ) – это плоскость, параллельная плоскости ( \alpha ). Определим, что значит, что плоскости ( \alpha ) и ( \beta ) параллельны. Две плоскости параллельны, если они не пересекаются или совпадают, и все линии, лежащие в одной плоскости, параллельны соответствующим линиям в другой плоскости.
Теперь рассмотрим прямую ( a ), которая пересекает плоскость ( \alpha ) в точке ( P ). Так как ( \beta ) параллельна плоскости ( \alpha ), то любая линия, лежащая в плоскости ( \beta ), параллельна соответствующей линии в плоскости ( \alpha ).
Рассмотрим проекцию прямой ( a ) на плоскость ( \alpha ). Эта проекция будет либо самой прямой ( a ), если ( a ) лежит в ( \alpha ), либо её пересечением с ( \alpha ).
Пусть ( a ) не лежит в ( \alpha ). Если ( a ) пересекает ( \alpha ), и мы знаем, что ( \beta ) параллельна ( \alpha ), то между прямой ( a ) и плоскостью ( \beta ) не может быть бесконечного расстояния. Это означает, что прямая ( a ) должна пересекать ( \beta ) в какой-то точке.
Доказательство можно обосновать следующим образом:
- Так как ( \alpha \parallel \beta ), то расстояние между плоскостями ( \alpha ) и ( \beta ) постоянно.
- Если прямая ( a ) пересекает ( \alpha ) в точке ( P ), то на некотором расстоянии, равном этому постоянному расстоянию между ( \alpha ) и ( \beta ), прямая ( a ) также должна пересечь ( \beta ).
Таким образом, если прямая ( a ) пересекает плоскость ( \alpha ), то, проходя через нее, она обязательно пересекает любую плоскость ( \beta ), параллельную ( \alpha ).
Это доказательство основывается на геометрических свойствах параллельных плоскостей и прямых, пересекающих одну из них.