7710. Признак перпендикулярности плоскостей. Докажите, что две плоскости перпендикулярны тогда и только тогда, когда одна из них проходит через прямую, перпендикулярную другой.
(Определение. Две плоскости называются перпендикулярными, если угол между ними равен
90^{\circ}
.)
Решение. Необходимость. Пусть плоскости
\alpha
и
\beta
перпендикулярны. Это значит, что двугранный угол, образованный ими, — прямой. Через точку
M
, расположенную на прямой
c
пересечения плоскостей
\alpha
и
\beta
, проведём в плоскостях
\alpha
и
\beta
прямые соответственно
MA
и
MB
, перпендикулярные прямой
c
. Тогда
AMB
— линейный угол двугранного угла, образованного плоскостями
\alpha
и
\beta
. По условию
\angle AMB=90^{\circ}
, поэтому прямая
AM
, лежащая в плоскости
\alpha
, перпендикулярна двум пересекающимся прямым
c
и
MB
плоскости
\beta
. Следовательно, плоскость
\alpha
проходит через прямую
MA
, перпендикулярную плоскости
\beta
.
Достаточность. Пусть прямая
a
, лежащая в плоскости
\alpha
, перпендикулярна плоскости
\beta
, а плоскости
\alpha
и
\beta
пересекаются по прямой
c
. Через точку
M
пересечения прямых
a
и
c
проведём в плоскости
\beta
прямую
MB
, перпендикулярную прямой
c
. Возьмём на прямой
a
точку
A
, отличную от
M
. Так как прямая
AM
перпендикулярна плоскости
\beta
, то
AM\perp c
и
AM\perp BM
. Значит,
AMB
— линейный угол двугранного угла, образованного плоскостями
\alpha
и
\beta
. Поскольку
\angle AMB=90^{\circ}
, плоскости
\alpha
и
\beta
перпендикулярны.