1. Titik , Garis dan Bidang Dalam Ruang a. Defenisi Titik ditentukan oleh letaknya dan tidak mempunyai ukuran sehingga dikatakan berdimensi nol Titik digambarkan dengan sebuah noktah dan penamaannya menggunakan huruf kapital misalnya titik 𝐴 , 𝐵 pada gambar 1 Garis adalah kumpulan titik titik dan hanya mempunyai ukuran panjang saja sehingga dikatakan berdimensi satu Garis panjangnya tak terhingga dan penggambarannya hanya sebagian saja. Penamaan garis dengan huruf kecil misalnya 𝑘 , 𝑙 , 𝑚 atau dengan menamakan segmen garis dari titik pangkal sampai ke titik ujungnya misalnya garis 𝐴𝐵 pada gambar 1 Bidang adalah himpunan titik titik yang memiliki ukuran panjang dan lebar sehingga dikatakan berdimensi dua Bidang ukurannya sangat luas sehingga penggambaranya hanya sebagian saja. Penamaan bidang dengan huruf 𝛼 , 𝛽 , 𝛾 atau degan menyebut titik sudut dari wakil bidang misalnya bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 pada gambar 1
Gambar 1
b. Aksioma Euclides Aksioma adalah kebenaran yang tidak perlu dibuktikan kebenarannya Dalil adalah kebenaran yang bisa dibuktikan berdasarkan aksioma atau dalil lain Aksioma 1 Melalui dua buah titik sembarang yang tidak berhimpit (berbeda) hanya dapat dibuat sebuah garis lurus Pada gambar 2 melalui titik 𝐴 dan titik 𝐵 hanya dapat dibuat satu garis lurus yaitu garis 𝐴𝐵 Aksioma 2 Jika sebuah garis dan sebuah bidang mempunyai dua titik persekutuan maka garis tersebut seluruhnya terletak pada bidang Pada gambar 2 titik 𝐸 dan titik 𝐹 adalah persekutuan antara garis 𝐸𝐹 dan bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 maka garis 𝐸𝐹 terletak pada bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 Aksioma 3 Melalui tiga buah titik sembarang yang tidak segaris hanya dapat dibuat sebuah bidang Pada gambar 2 melalui titik 𝐸𝐹𝐺 hanya dapat dibuat satu bidang yaitu bidang 𝐸𝐹𝐺 atau 𝐸𝐹𝐺𝐻
Gambar 2
c. Kedudukan Titik pada Garis dan Bidang Titik 𝐴 terletak pada garis 𝑘 jika titik 𝐴 dilalui oleh garis 𝑘 Pada gambar 3 titik 𝐴 dilalui oleh garis 𝐴𝐵 sehingga titik 𝐴 terletak pada garis 𝐴𝐵 Titik 𝐴 terletak diluar garis 𝑘 jika titik 𝐴 tidak dilalui oleh garis 𝑘 Pada gambar 3 titik 𝐴 tidak dilalui oleh garis 𝐵𝐶 sehingga titik 𝐴 terletak pada garis 𝐵𝐶 Karena pada garis minimal ada 2 buah titik ditambah 1 titik diluar garis maka ada 3 titik sehingga berdasarkan aksioma 1 dan aksioma 3 dapat disimpulkan “Hanya satu bidang dapat dibuat dari sebuah garis dan sebuah titik di luar garis” Pada gambar 3, hanya bidang 𝐴𝐷𝐻𝐸 yang dapat dibuat dari titik A dan garis 𝐸𝐻 Titik 𝐴 terletak pada bidang 𝛼 jika titik 𝐴 dapat dilalui oleh bidang 𝛼 Pada gambar 3 titik 𝐴 dilalui oleh bidang 𝐴𝐷𝐻𝐸 sehingga titik 𝐴 terletak pada bidang 𝐴𝐷𝐻𝐸 Titik 𝐴 terletak diluar bidang 𝛼 jika titik 𝐴 tidak dapat dilalui oleh bidang 𝛼 Pada gambar 3 titik 𝐴 tidak dilalui oleh bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 sehingga titik 𝐴 tidak terletak pada bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹
Gambar 3
d. Kedudukan Garis dan Garis Ada tiga kemungkinan kedudukan suatu garis terhadap garis lain
i. Berpotongan Dari aksioma 1 bahwa melalui dua buah titik tidak berhimpit hanya dapat dibuat sebuah garis Asumsi titik 𝐴 ≠ 𝐵 terletak pada garis 𝑘 dan 𝑙 dan 𝑘 ≠ 𝑙 artinya melalui titik 𝐴 dan 𝐵 ada dua garis yaitu garis 𝑘 dan 𝑙, karena pada dua titik berbeda hanya ada satu garis maka 𝑘 = 𝑙 sehingga asumsi salah akibatnya adalah “Pada dua garis yang berbeda 𝒌 ≠ 𝒍 paling banyak mempunyai satu titik persekutuan atau titik potong” Pada gambar 4, garis 𝐴𝐷 dan 𝐴𝐵 berpotongan di titik 𝐴 “Pada dua garis yang sama 𝒌 = 𝒍 paling sedikit mempunyai dua titik persekutuan” Pada gambar 4 , garis 𝐴𝐵 = 𝐴𝐵 dan titik persekutuannya adalah titik 𝐴 dan 𝐵 “Garis yang tidak berpotongan bisa sejajar atau bisa bersilangan” Karena pada dua garis berpotongan pada 1 titik , pada garis pertama dan kedua masing masing terdapat 1 titik lain selain titik potong maka terdapat minimal 3 titik berbeda pada dua garis yang berpotongan sehingga “Hanya satu bidang dapat dibuat dari dua buah garis berpotongan” “Dua buah garis berpotongan terletak pada bidang yang sama” Pada gambar 4 , garis AB dan AD berpotongan di titik A dilalui oleh bidang 𝐴𝐵𝐷
Gambar 4
ii. Sejajar Dua garis dikatakan sejajar jika tidak berpotongan dan searah Aksioma 4 Jika titik 𝑨 terletak di luar garis 𝒌 maka ada satu dan hanya satu garis 𝒍 sehingga garis 𝒍 melalui titik 𝑨 dan 𝒌 ∥ 𝒍 Pada gambar 5 , titik 𝐴 di luar garis 𝐸𝐻 sehingga ada satu dan hanya satu garis melalui titik 𝐴 dan sejajar 𝐸𝐻 yaitu garis 𝐴𝐷 ∥ 𝐸𝐻 Karena ke dua garis sejajar tidak mempunyai titik persekutuan berarti titik pada garis yang satu berada di luar garis yang lain maka memenuhi syarat untuk membentuk bidang dari sebuah garis dan sebuah titik di luar garis sehingga
“Hanya satu bidang dapat dibuat dari dua buah garis sejajar” “Dua buah garis sejajar terletak pada bidang yang sama” Pada gambar 5 , garis 𝐸𝐻 ∥ 𝐹𝐺 dan pada garis 𝐹𝐺 terdapat titik 𝐹 maka melalui titik 𝐹 yang terletak di luar garis 𝐸𝐻 dapat dibuat satu dan hanya satu bidang yang melalui garis 𝐸𝐻 dan 𝐹𝐺 yaitu bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻
Gambar 5
iii. Bersilangan “Dua garis dikatakan bersilangan jika tidak berpotongan dan tidak sejajar serta tidak ada bidang yang dapat melalui ke dua garis tersebut” Pada gambar 6 , garis AB bersilangan dengan garis FG karena tidak saling berotongan dan tidak sejajar satu sama lain dan tidak ada satu bidang melalui ke dua garis tersebut. Garis 𝐴𝐵 dilalui oleh bidang 𝐴𝐵𝐹𝐸 sedang garis 𝐹𝐺 dilalui bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹
Gambar 6 iv. Tiga Garis Sejajar Jika garis 𝒌 ∥ 𝒎 dan garis 𝒍 ∥ 𝒎 maka garis 𝒌 ∥ 𝒍 Pada gambar 7 , garis 𝐴𝐸 ∥ 𝑃𝑄 , garis 𝐶𝐺 ∥ 𝑃𝑄 dan ketiga garis tersebut terletak pada satu bidang yang sama yaitu bidang 𝐴𝐶𝐺𝐸 maka garis 𝐴𝐸 ∥ 𝐶𝐺 Pada gambar 7 , garis 𝐴𝐸 ∥ 𝐵𝐹 , garis 𝐶𝐺 ∥ 𝐵𝐹 dan ketiga garis tersebut terletak pada bidang dua bidang yang berbeda yaitu bidang 𝐴𝐵𝐹𝐸 dan bidang 𝐴𝐵𝐹𝐸 maka garis 𝐴𝐸 ∥ 𝐶𝐺
Gambar 7
v. Dua Garis Sejajar dan Satu Garis Memotong Jika garis 𝒌 ∥ 𝒍 dan garis 𝒎 memotong garis 𝒌 maka garis 𝒎 juga memotong garis 𝒍 Pada gambar 8 , garis 𝐴𝐸 ∥ 𝑃𝑄 dan garis 𝐸𝐺 memotong garis 𝐴𝐸 di titik 𝐸 maka garis 𝐸𝐺 memotong garis 𝑃𝑄 di titik 𝑄
Gambar 8 vi. Dua Garis Sejajar dan Satu Garis Memotong Jika garis 𝒌 ∥ 𝒎 , garis 𝒍 ∥ 𝒎 , garis 𝒏 memotong garis 𝒌 dan garis 𝒏 memotong garis 𝒍 maka garis 𝒌 , 𝒍 𝒅𝒂𝒏 𝒏 terletak pada satu bidang yang sama Pada gambar 9 , garis 𝐴𝐸 ∥ 𝐵𝐹 , garis 𝐶𝐺 ∥ 𝐵𝐹 , garis 𝐸𝐺 memotong garis 𝐴𝐸 dan garis 𝐸𝐺 memotong garis 𝐶𝐺 maka garis 𝐴𝐸 , 𝐶𝐺 dan 𝐸𝐺 terletak pada satu bidang yang sama yaitu bidang 𝐴𝐶𝐺𝐸
Gambar 9
e. Kedudukan Garis dan Bidang Aksioma 5 Garis 𝒌 sejajar bidang 𝜶 jika tidak mempunyai titik persekutuan Garis 𝒌 menembus bidang 𝜶 jika mempunyai satu titik persekutuan Pada gambar 10 , garis 𝐴𝐵 sejajar bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 karena tidak mempunyai titik persekutuan Pada gambar 10 , garis 𝐶𝐺 menembus bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 karena mempunyai satu titik persekutuan yaitu titik 𝐺
Gambar 10
Aksioma 6 Garis 𝒌 memotong tegak lurus bidang 𝜶 jika dan hanya jika garis 𝒌 tegak lurus pada dua garis yang terletak pada bidang 𝜶 yang melalui titik persekutuan garis 𝒌 dengan bidang 𝜶 Jika garis 𝒌 tegak lurus pada bidang 𝜶 maka garis 𝒌 tegak lurus dengan semua garis pada bidang 𝜶 Proyeksi titik 𝑨 pada bidang 𝜶 adalah titik persekutuan antara bidang 𝜶 dengan garis tegak lurus melalui titik A dengan bidang 𝜶 Pada gambar 11 , garis 𝐵𝐹 ⊥ 𝐴𝐵 , 𝐵𝐹 ⊥ 𝐵𝐶 , titik 𝐵 adalah titik persekutuan garis 𝐵𝐹 dengan bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 dan garis 𝐴𝐵 dan 𝐵𝐶 terletak pada bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 maka garis 𝐵𝐹 memotong tegak lurus bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 Pada gambar 11 , garis 𝐵𝐹 memotong tegak lurus bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 maka garis 𝐵𝐹 tegak lurus dengan semua garis pada bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 yaitu 𝐵𝐹 ⊥ 𝐵𝐷 , 𝐵𝐹 ⊥ 𝐴𝐶 , 𝐵𝐹 ⊥ 𝐴𝐷 , 𝐵𝐹 ⊥ 𝐶𝐷 Pada gambar 11 , proyeksi titik 𝐹 pada bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 adalah titik 𝐵 yang merupakan persekutuan antara garis 𝐵𝐹 yang tegak lurus bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷
Gambar 11
i. Dua Garis Sejajar Menembus Bidang Jika garis 𝒌 ∥ 𝒍 dan garis 𝒍 menembus bidang 𝜶 maka garis 𝒌 juga menembus bidang 𝜶 Pada gambar 12 , garis 𝐵𝐹 ∥ 𝐶𝐺 dan garis 𝐶𝐺 menembus bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 maka garis 𝐵𝐹 juga menembus bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻
Gambar 12 Jika garis 𝒌 ∥ 𝒍 dan garis 𝒍 menembus tegak lurus bidang 𝜶 maka garis 𝒌 juga menembus tegak lurus bidang 𝜶 ii. Dua Garis Sejajar , Satu Pada Bidang Jika garis 𝒌 ∥ 𝒍 dan garis 𝒌 terletak pada bidang 𝜶 maka garis 𝒍 sejajar bidang 𝜶 Pada gambar 13 , garis 𝐴𝐵 ∥ 𝐸𝐹 dan garis 𝐸𝐹 terletak pada bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 maka garis 𝐴𝐵 sejajar bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻
Gambar 13
iii. Dua Garis Sejajar dan Bidang Jika garis 𝒌 ∥ 𝒍 dan garis 𝒌 sejajar bidang 𝜶 maka garis 𝒍 sejajar bidang 𝜶 Pada gambar 14 , garis 𝐴𝐵 ∥ 𝐷𝐶 dan garis 𝐴𝐵 sejajar bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 maka garis 𝐷𝐶 sejajar bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻
Gambar 14
f. Kedudukan Bidang dan Bidang Aksioma 7 Dua bidang sejajar jika keduanya tidak mempunyai titik persekutuan Dua bidang saling berpotongan jika keduanya mempunyai satu garis persekutuan Dua bidang berhimpit jika setiap titik pada bidang yang satu juga terletak pada bidang yang lain Pada gambar 15 , bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 sejajar dengan bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 karena tidak mempunyai titik persekutuan Pada gambar 15 , bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 berpotongan dengan bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 karena mempunyai satu garis persekutuan yaitu garis 𝐵𝐶
Gambar 15
i. Garis dan Dua Bidang Jika garis 𝒌 terletak pada bidang 𝜶 dan garis 𝒌 sejajar bidang 𝜷 maka garis potong antara bidang 𝜶 dan bidang 𝜷 sejajar dengan garis 𝒌 Pada gambar 16 , garis 𝐵𝐶 terletak pada bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 dan garis 𝐵𝐶 sejajar bidang 𝐹𝐺𝐻𝐸 maka garis potong antara bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 dan bidang 𝐹𝐺𝐻𝐸 yaitu garis 𝐹𝐺 sejajar garis 𝐵𝐶
Gambar 16
ii. Dua Pasag Garis Berpotongan dan Dua Bidang Jika garis 𝒌 ∥ 𝒎 dan garis 𝒍 ∥ 𝒏 , garis 𝒌 𝒅𝒂𝒏 𝒍 berpotongan dan terletak pada bidang 𝜶 , garis 𝒎 𝒅𝒂𝒏 𝒏 berpotongan dan terletak pada bidang 𝜷 maka bidang 𝜶 sejajar bidang 𝜷 Pada gambar 17 , garis 𝐵𝐷 ∥ 𝐹𝐻 dan garis 𝐴𝐶 ∥ 𝐸𝐺 , garis 𝐴𝐶 dan 𝐵𝐷 berpotongan dan terletak pada bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 , garis 𝐸𝐺 dan 𝐹𝐻 berpotongan dan terletak pada bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 maka bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 sejajar bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻
Gambar 17 iii. Dua Bidang Sejajar Dipotong Bidang Lain Jika bidang 𝛼 sejajar bidang 𝛽 dan dipotong oleh bidang 𝛾 maka garis potong 𝛼, 𝛾 sejajar garis potong 𝛽, 𝛾 Pada gambar 18 , bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 sejajar bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 dan dipotong oleh bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 maka garis potong antara bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 dengan bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 yaitu garis 𝐵𝐶 sejajar garis potong antara bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 dengan bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 yaitu garis 𝐹𝐺
Gambar 18
iv. Garis Memotong Dua Bidang Sejajar Jika garis 𝒌 menembus bidang 𝜶 dan bidang 𝜶 sejajar bidang 𝜷 maka garis 𝒌 juga menembus bidang 𝜷 Pada gambar 19 , garis 𝐵𝐹 menembus bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 yang sejajar bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 maka garis 𝐵𝐹 juga menembus bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻
Gambar 19 v. Garis Sejajar Dua Bidang Sejajar Jika garis 𝒌 sejajar bidang 𝜶 dan bidang 𝜶 sejajar bidang 𝜷 maka garis 𝒌 sejajar bidang 𝜷 Pada gambar 20 , garis 𝑃𝑄 sejajar bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 dan bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 sejajar bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 maka garis 𝑃𝑄 sejajar bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻
Gambar 20
vi. Garis Pada Dua Bidang Sejajar Jika garis 𝒌 terletak pada bidang 𝜶 dan bidang 𝜶 sejajar bidang 𝜷 maka garis 𝒌 sejajar bidang 𝜷 Pada gambar 21 , garis 𝐵𝐹 terletak pada bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 dan bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 sejajar bidang 𝐴𝐷𝐻𝐸 maka garis 𝐵𝐹 sejajar bidang 𝐴𝐷𝐻𝐸
Gambar 21 vii. Dua Bidang Sejajar Dipotong Bidang Lain Jika bidang 𝜶 sejajar bidang 𝜷 dan bidang 𝜸 memotong bidang 𝜶 maka bidang 𝜸 juga memotong bidang 𝜷 Pada gambar 22 , bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 sejajar bidang 𝐴𝐷𝐻𝐸 dan bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 memotong bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 maka bidang 𝐸𝐹𝐺𝐻 juga memotong bidang 𝐴𝐷𝐻𝐸
Gambar 22
viii. Tiga Bidang Sejajar Jika bidang 𝜶 sejajar bidang 𝜷 dan bidang 𝜷 sejajar bidang 𝜸 maka bidang 𝜶 sejajar bidang 𝜸 Pada gambar 23 , bidang 𝐴𝐷𝐻𝐸 sejajar bidang 𝑃𝑄𝑅𝑆 dan bidang 𝑃𝑄𝑅𝑆 sejajar bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹 maka bidang 𝐴𝐷𝐻𝐸 sejajar bidang 𝐵𝐶𝐺𝐹
Gambar 23
ix. Garis Tegak Lurus Bidang Jika garis 𝒌 memotong tegak lurus bidang 𝜶 dan bidang 𝜷 melalui garis 𝒌 maka bidang 𝜷 memotong tegak lurus bidang 𝜶 Pada gambar 24 , garis 𝐵𝐹 memotong tegak lurus bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 dan bidang 𝐵𝐹𝐻𝐷 melalui garis 𝐵𝐹 maka bidang 𝐵𝐹𝐻𝐷 memotong tegak lurus bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷
Gambar 24
x. Proyeksi Titik Pada Bidang Jika bidang 𝜶 memotong tegak lurus bidang 𝜷 pada garis 𝒌 dan titik 𝑨 terletak pada bidang 𝜶 maka proyeksi titik 𝑨 pada bidang 𝜷 adalah titik potong garis yang melalui titik 𝑨 dan tegak lurus garis 𝒌 Pada gambar 25 , bidang 𝐵𝐹𝐻𝐷 memotong tegak lurus bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 pada garis 𝐵𝐷 dan titik 𝐹 terletak pada bidang 𝐵𝐹𝐻𝐷 maka proyeksi titik 𝐹 pada bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 adalah titik potong garis yang melalui titik 𝐹 dan tegak lurus garis 𝐵𝐷 yaitu garis 𝐵𝐹 . Titik 𝐵 adalah titik potong antara garis 𝐵𝐷 dan garis 𝐵𝐹 yang merupakan proyeksi titik 𝐹 pada bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷
Gambar 25
xi. Proyeksi Garis Pada Bidang Jika bidang 𝜶 memotong tegak lurus bidang 𝜷 pada garis 𝒌 dan garis 𝒍 terletak pada bidang 𝜶 maka proyeksi garis 𝒍 pada bidang 𝜷 terletak pada garis potong antara bidang 𝜶 dengan bidang 𝜷 Pada gambar 26 , bidang 𝐵𝐹𝐻𝐷 memotong tegak lurus bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 pada garis 𝐵𝐷 dan garis 𝐵𝐻 terletak pada bidang 𝐵𝐹𝐻𝐷 maka proyeksi garis 𝐵𝐻 pada bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 terletak pada garis potong antara bidang 𝐵𝐹𝐻𝐷 dengan bidang 𝐴𝐵𝐶𝐷 yaitu garis 𝐵𝐷
Gambar 26