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- 2021-06-25 发布
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课 题: 9.1平面的基本性质(三)
教学目的:
1.理解公理三的三个推论.
2.进一步掌握“点线共面”的证明方法
3.将三条定理及三个推论用符号语言表述,提高几何语言水平.
4.通过公理3导出其三个推论的思考与论证培养逻辑推理能力.
教学重点:用反证法和同一法证明命题的思路.
教学难点:对公理3的三个推论的存在性与唯一性的证明及书写格式.
授课类型:新授课
课时安排:1课时
教 具:多媒体、实物投影仪
教学过程:
一、复习引入:
1.平面的概念:平面是没有厚薄的,可以无限延伸,这是平面最基本的属性
2.平面的画法及其表示方法:
①常用平行四边形表示平面通常把平行四边形的锐角画成,横边画成邻边的两倍画两个平面相交时,当一个平面的一部分被另一个平面遮住时,应把被遮住的部分画成虚线或不画
②一般用一个希腊字母、、……来表示,还可用平行四边形的对角顶点的字母来表示如平面等
3.空间图形是由点、线、面组成的
点、线、面的基本位置关系如下表所示:
图形
符号语言
文字语言(读法)
点在直线上
点不在直线上
点在平面内
点不在平面内
直线、交于点
直线在平面内
直线与平面无公共点
直线与平面交于点
平面、相交于直线
(平面外的直线)表示或
4 平面的基本性质
公理1 如果一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面内
推理模式:. 如图示:
应用:是判定直线是否在平面内的依据,也可用于验证一个面是否是平面.
公理1说明了平面与曲面的本质区别.通过直线的“直”来刻划平面的“平”,通过直线的“无限延伸”来描述平面的“无限延展性”,它既是判断直线在平面内,又是检验平面的方法.
公理2如果两个平面有一个公共点,那么它们还有其他公共点,且所有这些公共点的集合是一条过这个公共点的直线
推理模式:且且唯一如图示:
应用:①确定两相交平面的交线位置;②判定点在直线上
公理2揭示了两个平面相交的主要特征,是判定两平面相交的依据,提供了确定两个平面交线的方法.
公理3 经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面
推理模式:与重合
应用:①确定平面;②证明两个平面重合
“有且只有一个”的含义分两部分理解,“有”说明图形存在,但不唯一,“只有一个”说明图形如果有顶多只有一个,但不保证符合条件的图形存在,“有且只有一个”既保证了图形的存在性,又保证了图形的唯一性.在数学语言的叙述中,“确定一个”,“可以作且只能作一个”与“有且只有一个”是同义词,因此,在证明有关这类语句的命题时,要从“存在性”和“唯一性”两方面来论证.
5 平面图形与空间图形的概念:如果一个图形的所有点都在同一个平面内,则称这个图形为平面图形,否则称为空间图形
二、讲解新课:
推论1 经过一条直线和直线外的一点有且只有一个平面.
已知:直线,点是直线外一点.
求证:过点和直线有且只有一个平面
证明:(存在性):在直线上任取两点、,
∵,∴不共线.
由公理3,经过不共线的三点可确定一个平面,
∵点在平面内,根据公理1,
∴,即平面是经过直线和点的平面.
(唯一性):∵,,,∴点,
由公理3,经过不共线的三点的平面只有一个,
所以,经过和点的平面只有一个
推论2 经过两条相交直线有且只有一个平面
已知:直线.
求证:过直线和直线有且只有一个平面
证明:(存在性):在直线上任取一点A,直线上任取一点都与P不重合
∵,∴不共线.
由公理3,经过不共线的三点可确定一个平面,
∵点在平面内,根据公理1,
∴,即平面是经过直线和直线的平面.
(唯一性):∵,,,
∴点,
由公理3,经过不共线的三点的平面只有一个,
所以,经过直线和直线的平面只有一个
推论3 经过两条平行直线有且只有一个平面
已知:直线.
求证:过直线和直线有且只有一个平面
证明:(存在性):
∵ ∴由平行线的定义,直线和直线在同一个平面内,
即平面是经过直线和直线的平面.
(唯一性):取,,
∵ ∴点A,B,C不共线且,
由公理3,经过不共线的三点的平面只有一个,
所以,经过直线和直线的平面只有一个
三、讲解范例:
例1 两两相交且不过同一个点的三条直线必在同一平面内
已知:直线两两相交,交点分别为
求证:直线共面
证法一:∵直线,∴直线和可确定平面,
∵,,∴,,
∴,即
即直线共面
证法二:因为A直线BC上,所以过点A和直线BC确定平面α.(推论1)
因为A∈α, B∈BC,所以B∈α.故AB α,
同理AC α,
所以AB,AC,BC共面.
证法三:
因为A,B,C三点不在一条直线上,所以过A,B,C三点可以确定平面α.
因为A∈α,B∈α,所以AB α.
同理BC α,AC α,所以AB,BC,CA三直线共面.
问题:在这题中“且不过同一点”这几个字能不能省略,为什么?
例2 在正方体中,①与是否在同一平面内?②点是否在同一平面内?③画出平面与平面的交线,平面与平面的交线
解:①在正方体中,
∵,∴由推论3可知,与可确定平面,
∴与在同一平面内
②∵点不共线,由公理3可知,点可确定平面,
∴点在同一平面内
③∵,,∴点平面,平面,
又平面,平面,∴平面平面,
同理平面平面.
例3 若,,,试画出平面与平面的交线
解:(1)若时,如图(1);(2)若时,如图(2)
四、课堂练习:
1.选择题
(1)下列图形中不一定是平面图形的是 ( )
(A)三角形 (B)菱形 (C)梯形 (D)四边相等的四边形
(2)空间四条直线,其中每两条都相交,最多可以确定平面的个数是( )
(A)一个 (B)四个 (C)六个 (D)八个
(3)空间四点中,无三点共线是四点共面的 ( )
(A)充分不必要条件 (B)必要不充分条件
(C)充分必要条件 (D)既不充分也不必要
(4)若a Ì a,b Ì b,a∩b=c,a∩b=M,则 ( )
(A)MÎc (B)MÏc (C)MÎa (D)MÎb
答案:⑴ D ⑵ C ⑶ D ⑷ A
2.已知直线a//b//c,直线d与a、b、c分别相交于A、B、C,求证:a、b、c、d四线共面.
证明:因为a//b,由推论3,存在平面,使得
又因为直线d与a、b、c分别相交于A、B、C,由公理1,
下面用反证法证明直线:
假设,则,在平面内过点C作,
因为b//c,则,此与矛盾.故直线.
综上述,a、b、c、d四线共面.
3.求证:一个平面和不在这个平面内的一条直线最多只有一个公共点.
证明:(用反证法)假设一个平面和不在这个平面内的一条直线有2个公共点,则由公理1,这条直线上的每一个点都在这个平面内,此与条件矛盾.所以一个平面和不在这个平面内的一条直线最多只有一个公共点.
五、小结 :公理3的三个推论是以公理3为主要的推理论证的依据,是命题间逻辑关系的体现,为使命题的叙述和论证简明、准确,应将其证明过程用数学的符号语言表述
六、课后作业:
七、板书设计(略)
八、课后记:
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