9793. Даны три попарно скрещивающиеся прямые
a
,
b
и
c
. Постройте отрезок с концами на прямых
a
и
b
соответственно, параллельный прямой
c
.
Решение. Пусть
\alpha
и
\beta
— параллельные плоскости, содержащие прямые
a
и
b
соответственно (см. задачу 7105). Если прямая
c
параллельна этим плоскостям (или лежит в одной из них), то задача не имеет решений, так как любая прямая, параллельная прямой
c
и пересекающая прямую
a
(или
b
), лежит в плоскости
\alpha
(или
\beta
), и поэтому не может пересекать прямую
b
(или
a
).
Пусть прямая
c
пересекает плоскость
\alpha
. Тогда она пересекает и плоскость
\beta
, а прямая
c'
, параллельная
c
и проходящая через точку
P
прямой
a
, пересекает плоскость
\beta
в некоторой точке
Q
. Через точку
Q
параллельно прямой
a
проведём прямую
a'
, пересекающую прямую
b
в точке
Y
, а через точку — прямую, параллельную
PQ
и пересекающую прямую
a
в точке
X
. Тогда
XY
— искомый отрезок.
Докажем единственность. Предположим есть ещё один отрезок
X_{1}Y_{1}
удовлетворяющий данному условию (точка
X_{1}
на прямой
a
, точка
Y_{1}
на прямой
b
). Тогда
X_{1}Y_{1}\parallel c\parallel XY
, поэтому прямые
X_{1}Y_{1}
и
XY
, а значит, и точки
X
,
X_{1}
,
Y
,
Y_{1}
лежат в одной плоскости. Тогда в этой плоскости лежат прямые
a
и
b
, что противоречит условию задачи (
a
и
b
— скрещивающиеся прямые).
Примечание. Если прямая
c
перпендикулярна плоскостям
\alpha
и
\beta
, получаем теорему о существовании и единственности общего перпендикуляра скрещивающихся прямых.