Параллельное проектирование Пусть π - некоторая плоскость, l - пересекающая ее прямая. Через произвольную точку A, не принадлежащую прямой l, проведем прямую, параллельную прямой l. Точка пересечения этой прямой с плоскостью π называется параллельной проекцией точки A на плоскость π в направлении прямой l. Обозначим ее A'. Если точка A принадлежит прямой l, то параллельной проекцией A на плоскость π считается точка пересечения прямой l с плоскостью π. Таким образом, каждой точке A пространства сопоставляется ее проекция A' на плоскость π. Это соответствие называется параллельным проектированием на плоскость π в направлении прямой l.

Ортогональное проектирование Ортогональным проектированием называется параллельное проектирование в направлении прямой, перпендикулярной плоскости проектирования.

Свойство 1 Если прямая параллельна или совпадает с прямой l, то ее проекцией в направлении этой прямой является точка. Если прямая не параллельна и не совпадает с прямой l, то ее проекцией является прямая.

Свойство 2 Параллельное проектирование сохраняет отношение длин отрезков, лежащих на одной прямой. В частности, при параллельном проектировании середина отрезка переходит в середину соответствующего отрезка.

Свойство 3 Если две параллельные прямые не параллельны прямой l, то их проекциями в направлении l являются две параллельные прямые или одна прямая.

Свойство 4 Если плоская фигура F лежит в плоскости, параллельной плоскости проектирования π, то ее проекция F на эту плоскость будет равна фигуре F.

Пример 1 Параллельной проекцией равностороннего треугольника может быть треугольник произвольной формы. Действительно, пусть дан произвольный треугольник ABC в плоскости π. Построим на одной из его сторон. например, AC равносторонний треугольник AB 1 C так, чтобы точка B 1 не принадлежала плоскости π. Обозначим через l прямую, проходящую через точки B 1 и B. Тогда ясно, что треугольник ABC является параллельной проекцией треугольника AB 1 C на плоскость π в направлении прямой l. Аналогично, параллельной проекцией прямоугольного треугольника может быть треугольник произвольной формы.

Пример 2 Параллельной проекцией правильного шестиугольника может быть произвольный шестиугольник, у которого противоположные стороны равны и параллельны. Пусть ABCDEF – правильный шестиугольник, O – его центр. Выберем какой-нибудь треугольник, например, AOB. Его параллельной проекцией может быть треугольник AOB произвольной формы. Далее отложим OD = AO и OE = BO. Теперь из точек A и D проведем прямые, параллельные прямой BO; из точек B и E проведем прямые, параллельные прямой AO. Точки пересечения соответствующих прямых обозначим F и C. Шестиугольник ABCDEF и будет искомой параллельной проекцией правильного шестиугольника ABCDEF.

Пример 3 Параллельной проекцией окружности является эллипс. Пусть окружность проектируется на плоскость π. AB – диаметр, параллельный этой плоскости и AB' его проекция. Возьмем какой-нибудь другой диаметр CD и пусть CD' - его проекция. Обозначим отношение CD':CD через k. Для произвольной хорды C 1 D 1, параллельной диаметру CD, ее проекция C 1 D 1 ' будет параллельна CD', и отношение C 1 D 1 ':C 1 D 1 будет равно k. Таким образом, проекция окружности получается сжатием или растяжением окружности в направлении какого-нибудь ее диаметра в одно и то же число раз. Такая фигура на плоскости называется эллипсом.

Пример 4 Параллельная проекция параллелепипеда. Изображение параллелепипеда строится, исходя из того, что все его грани параллелограммы и, следовательно, изображаются параллелограммами. При изображении куба плоскость изображений обычно выбирается параллельной одной из его граней. В этом случае две грани куба, параллельные плоскости изображений (передняя и задняя), изображаются равными квадратами. Остальные грани куба изображаются параллелограммами. Аналогичным образом изображается прямоугольный параллелепипед.

Пример 5 Параллельная проекция призмы. Для того чтобы построить параллельную проекцию призмы, достаточно построить многоугольник, изображающий ее основание. Затем из вершин многоугольника провести прямые, параллельные некоторой фиксированной прямой, и отложить на них равные отрезки. Соединяя концы этих отрезков, получим многоугольник, являющийся изображением второго основания призмы.

Пример 6 Параллельная проекция пирамиды. Для того чтобы построить параллельную проекцию пирамиды, достаточно построить многоугольник, изображающий ее основание. Затем выбрать какую-нибудь точку, которая будет изображать вершину пирамиды, и соединить ее с вершинами многоугольника. Полученные отрезки будут изображать боковые ребра пирамиды.

Пример 7 Ортогональные проекции куба.

Пример 8 Ортогональная проекция цилиндра и конуса. Для построения ортогональной проекции цилиндра достаточно построить его основания в виде двух эллипсов, получающихся друг из друга параллельным переносом, и нарисовать две образующие, соединяющие соответствующие точки этих оснований. Для построения ортогональной проекции конуса достаточно построить его основание в виде эллипса, отметить вершину и провести через нее две образующие, являющиеся касательными к этому эллипсу.

Пример 9 Ортогональная проекция сферы.