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  • 2021-06-24 发布

2015年数学理高考课件7-3 空间点、直线、平面之间的位置关系

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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°) 本小节结束 请按 ESC 键返回