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- 2021-06-24 发布
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[
最新考纲展示
]
1
.
理解空间直线、平面位置关系的定义.
2.
了解可以作为推理依据的公理和定理.
3.
能运用公理、定理和已获得的结论证明一些空间图形的位置关系的简单命题.
第三节 空间点、直线、平面之间的位置关系
平面的性质
____________________[
通关方略
]____________________
1
.公理和推论中
“
有且只有
”
一个平面的含义是:平面存在,而且唯一,
“
有且只有
”
有时说成
“
确定
”
.
2
.使用公理或推论确定平面时,哪些元素
(
点或直线
)
确定了平面,该元素本身就在确定的平面内.
1
.以下四个命题中
①
不共面的四点中,其中任意三点不共线;
②
若点
A
、
B
、
C
、
D
共面,点
A
、
B
、
C
、
E
共面,则点
A
、
B
、
C
、
D
、
E
共面;
③
若直线
a
、
b
共面,直线
a
、
c
共面,则直线
b
、
c
共面;
④
依次首尾相接的四条线段必共面.
正确命题的个数是
(
)
A
.
0
B
.
1
C
.
2 D
.
3
解析:
①
显然正确.
②
中若
A
、
B
、
C
三点共线,则
A
、
B
、
C
、
D
、
E
五点不一定共面.
③
构造长方体如图显然
b
、
c
异面,故不正确.
④
中空间四边形中四条线段不共面.
答案:
B
空间中直线间的位置关系
1
.位置关系的分类
2
.公理
4
平行于同一条直线的两条直线互相
.
3
.等角定理
空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角
.
平行
相等或互补
4
.异面直线所成的角
(
或夹角
)
(1)
定义:设
a
,
b
是两条异面直线,经过空间中任一点
O
作直线
a
′
∥
a
,
b
′∥
b
,把
a
′
与
b
′
所成的
叫做异面直线
a
与
b
所成的角.
(2)
范围:
.
锐角
(
或直角
)
____________________[
通关方略
]____________________
1
.异面直线不具有传递性,即若直线
a
与
b
异面,
b
与
c
异面,则
a
与
c
不一定是异面直线.
2
.异面直线所成角的范围是
(0,90°]
,所以垂直有两种情况:异面垂直和相交垂直.
3
.公理
4
也称为平行公理,表明空间的平行具有传递性,它在直线、平面的平行关系中得到了广泛的应用.
2
.对两条不相交的空间直线
a
与
b
,必存在平面
α
,使得
(
)
A
.
a
⊂
α
,
b
⊂
α
B
.
a
⊂
α
,
b
∥
α
C
.
a
⊥
α
,
b
⊥
α
D
.
a
⊂
α
,
b
⊥
α
解析:
不相交的直线
a
,
b
的位置有两种:平行或异面.当
a
,
b
异面时,不存在平面
α
满足
A
、
C
;又只有当
a
⊥
b
时,
D
才可能成立.
答案:
B
直线与平面的位置关系
____________________[
通关方略
]____________________
直线在平面外包含直线与平面相交,直线与平面平行,记作
l
⊄
α
.
3
.已知直线
l
∥
平面
α
,
P
∈
α
,那么过点
P
且平行于直线
l
的直线
(
)
A
.只有一条,不在平面
α
内
B
.有无数条,不一定在平面
α
内
C
.只有一条,且在平面
α
内
D
.有无数条,一定在平面
α
内
解析:
由直线
l
与点
P
可确定一个平面
β
,则平面
α
,
β
有公共点,因此它们有一条公共直线,设该公共直线为
m
,因为
l
∥
α
,所以
l
∥
m
,故过点
P
且平行于直线
l
的直线只有一条,且在平面
α
内,选
C.
答案:
C
两平面之间的位置关系
两个平面之间的位置关系有且只有以下两种:
____________________[
通关方略
]____________________
空间两平面的位置关系一般不考虑重合这一情形,即空间两平面不平行就一定相交.
4
.已知
l
,
m
是两条不同的直线,
α
,
β
是两个不同的平面,下列命题:
①
若
l
⊂
α
,
m
⊂
α
,
l
∥
β
,
m
∥
β
,则
α
∥
β
;
②
若
l
⊂
α
,
l
∥
β
,
α
∩
β
=
m
,则
l
∥
m
;
③
若
α
∥
β
,
l
∥
α
,则
l
∥
β
;
④
若
l
⊥
α
,
m
∥
l
,
α
∥
β
,则
m
⊥
β
.
其中真命题
________(
写出所有真命题的序号
)
.
解析:
当
l
∥
m
时,平面
α
与平面
β
不一定平行,
①
错误;由直线与平面平行的性质定理,知
②
正确;若
α
∥
β
,
l
∥
α
, 则
l
⊂
β
或
l
∥
β
,
③
错误;
∵
l
⊥
α
,
l
∥
m
,
∴
m
⊥
α
,又
α
∥
β
,
∴
m
⊥
β
,
④
正确,故填
②④
.
答案:
②④
平面的基本性质及应用
【
例
1】
如图,已知:
E
,
F
,
G
,
H
分别是正方体
ABCD
-
A
1
B
1
C
1
D
1
的棱
AB
,
BC
,
CC
1
,
C
1
D
1
的中点,证明:
EF
,
HG
,
DC
三线共点.
[
证明
]
连接
C
1
B
,
HE
,
GF
,如图所示.由题意知
HC
1
綊
EB
,
∴
四边形
HC
1
BE
是平行四边形,
∴
HE
∥
C
1
B
.
又
C
1
G
=
GC
,
CF
=
BF
,
∴
GF
∥
HE
,且
GF
≠
HE
,
∴
HG
与
EF
相交,设交点为
K
,则
K
∈
HG
.
又
HG
⊂
平面
D
1
C
1
CD
,
∴
K
∈
平面
D
1
C
1
CD
.
∵
K
∈
EF
,
EF
⊂
平面
ABCD
,
∴
K
∈
平面
ABCD
.
∵
平面
D
1
C
1
CD
∩
平面
ABCD
=
DC
,
∴
K
∈
DC
,
∴
EF
,
HG
,
DC
三线共点.
反思总结
1
.
证明线共点问题,常用的方法是:先证其中两条直线交于一点,再证交点在第三条直线上.
2
.证明点或线共面问题,一般有以下两种途径:
①
首先由所给条件中的部分线
(
或点
)
确定一个平面,然后再证其余线
(
或点
)
均在这个平面内;
②
将所有条件分为两部分,然后分别确定平面,再证平面重合.
变式训练
1
.
(2013
年高考安徽卷
)
在下列命题中,不是公理的是
(
)
A
.平行于同一个平面的两个平面相互平行
B
.过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面
C
.如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在此平面内
D
.如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线
解析:
B
为公理
2
,
C
为公理
1
,
D
为公理
3
,故选
A.
答案:
A
空间两直线的位置关系
【
例
2】
(2014
年东北三校模拟
)
已知
a
、
b
、
c
、
d
是空间四条直线,如果
a
⊥
c
,
b
⊥
c
,
a
⊥
d
,
b
⊥
d
,那么
(
)
A
.
a
∥
b
且
c
∥
d
B
.
a
、
b
、
c
、
d
中任意两条可能都不平行
C
.
a
∥
b
或
c
∥
d
D
.
a
、
b
、
c
、
d
中至多有一对直线互相平行
[
解析
]
若
a
与
b
不平行,则存在平面
β
,使得
a
⊂
β
且
b
⊂
β
,由
a
⊥
c
,
b
⊥
c
,知
c
⊥
β
,同理
d
⊥
β
,所以
c
∥
d
.
若
a
∥
b
,则
c
与
d
可能平行,也可能不平行.结合各选项知选
C.
[
答案
]
C
反思总结
空间中两直线位置关系的判定,主要是异面、平行和垂直的判定,对于异面直线,可采用直接法或反证法;对于平行直线,可利用三角形
(
梯形
)
中位线的性质、公理
4
及线面平行与面面平行的性质定理;对于垂直关系,往往利用线面垂直的性质来解决.
变式训练
2
.已知空间中有三条线段
AB
、
BC
和
CD
,且
∠
ABC
=
∠
BCD
,那么直线
AB
与
CD
的位置关系是
(
)
A
.
AB
∥
CD
B
.
AB
与
CD
异面
C
.
AB
与
CD
相交
D
.
AB
∥
CD
或
AB
与
CD
异面或
AB
与
CD
相交
解析:
若三条线段共面,如果
AB
、
BC
、
CD
构成等腰三角形,则直线
AB
与
CD
相交,否则直线
AB
与
CD
平行;若不共面,则直线
AB
与
CD
是异面直线,故选
D.
答案:
D
异面直线所成的角
【
例
3】
(2014
年吉林模拟
)
如图所示,在三棱柱
ABC
-
A
1
B
1
C
1
中,
AA
1
⊥
底面
ABC
,
AB
=
BC
=
AA
1
,
∠
ABC
=
90°
,点
E
、
F
分别是棱
AB
、
BB
1
的中点,则直线
EF
和
BC
1
所成的角是
(
)
A
.
45°
B
.
60°
C
.
90°
D
.
120°
[
答案
]
B
反思总结
求异面直线所成的角一般用平移法,步骤如下:
(1)
一作:据定义作平行线,作出异面直线所成的角;
(2)
二证:即证明作出的角是异面直线所成的角;
(3)
三求:解三角形,求出作出的角,如果求出的角是锐角或直角,则它就是要求的角,如果求出的角是钝角,则它的补角才是要求的角.
答案:
D
——
化归思想在探索与异面直线夹角为定值的直线条数问题中的应用
与异面直线夹角为定值的直线条数问题可借助于等角定理,利用化归思想,通过平行移动化为与两条相交直线夹角为定值的直线条数问题,同时要注意一个结论:从角顶点引一条射线与角两边夹角相等,则这条射线在角所在平面上的射影为角的平分线.
【
典例
】
异面直线
a
,
b
夹角为
50°
,过空间一点
P
的直线
l
与
a
,
b
夹角都是
30°
的直线有多少条?
[
解析
]
过点
P
作直线
a
′
∥
a
,
b
′
∥
b
,则
a
′
,
b
′
的夹角为
50°
,由等角定理,原题可转化为:过点
P
与
a
′
,
b
′
夹角都是
30°
的直线
l
有多少条?
(
如图
)
设
l
1
,
l
3
是过点
P
且平分
a
′
,
b
′
夹角的两条射线,
∴
l
1
,
l
3
与
a
′
,
b
′
的夹角都为
25°
,
设
l
2
是过点
P
且垂直于
a
′
,
b
′
所在平面的直线,
∴
l
2
与
a
′
,
b
′
的夹角都是
90°
,
设
l
1
,
l
2
确定平面
γ
(
角的平分面
)
,易证当过点
P
的直线
l
在
γ
内时,
l
与
a
′
,
b
′
的夹角都相等,
∴
当过点
P
的直线
l
在
γ
内由
l
1
→
l
2
→
l
3
时,
l
与
a
′
,
b
′
的夹角由
25°
→
90°
→
25°
,
∵
30°
∈
[25°
,
90°]
,
∴
与
a
′
,
b
′
夹角都是
30°
的直线
l
有
2
条;再考虑所夹
50°
角的补角
130°
,
设
m
1
,
m
2
是过点
P
且平分
a
′
,
b
′
夹角的补角的两条射线,
m
1
,
l
2
确定平面
γ
′
,
∴
当过点
P
的直线
l
在
γ
′
内由
m
1
→
l
2
→
m
2
时,
l
与
a
′
,
b
′
的夹角由
65°
→
90°
→
65°
,
∵
30°
∉
[65°
,
90°]
,
∴
这样的直线
l
不存在.
综上可知,过点
P
与异面直线
a
,
b
夹角都是
30°
的直线
l
有
2
条.
已知异面直线
a
、
b
所成的角为
60°
,过空间一点
P
,与
a
、
b
所成的角均为
α
的直线有且只有两条,则
α
的取值范围是
________
.
答案:
(30°
,
60°)
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