第一讲:空间中的点线面一,生活中的问题?生活中课桌面、黑板面、教室墙壁、门的表面都给我们以“平面”形象.如果想把一个木棍钉在墙上,至少需要几个钉子?教室的门为什么可以随意开关?插上插销后为什么不能开启?房顶和墙壁有多少公共点?通过本节课学习,我们将从数学的角度解释以上现象.二,概念明确1,点构成线,线构成面,所以点线面是立体几何研究的主要对象。
所以:点与线的关系是_____________________,用符号______________。
线与面的关系是_____________________,用符号______________。
点与面的关系是_____________________,用符号______________。
2,高中立体几何主要研究内容:点,线,面的位置关系和几何量(距离,角)3,直线是笔直,长度无限的;平面是光滑平整,向四周无限延伸,没有尽头的。
点,线,面都是抽象的几何概念。
不必计较于一个点的大小,直线的长度与粗细。
4,平面的画法与表示描述几何里所说的“平面”是从生活中的一些物体抽象出来的,是无限的画法通常把水平的平面画成一个,并且其锐角画成45°,且横边长等于其邻边长的倍,如图a所示,如果一个平面被另一个平面遮挡住,为了增强立体感,被遮挡部分用画出来,如图b所示记法(1)用一个α,β,γ等来表示,如图a中的平面记为平面α(2)用两个大字的(表示平面的平行四边形的对角线的顶点)来表示,如图a中的平面记为平面AC或平面BD(3)用三个大写的英文字母(表示平面的平行四边形的不共线的顶点)来表示,如图a中的平面记为平面ABC或平面等(4)用四个大写的英文字母(表示平面的平行四边形的)来表示,如图a中的平面可记作平面ABCD检验检验:下列命题:(1)书桌面是平面;(2)8个平面重叠起来要比6个平面重叠起来厚;(3)有一个平面的长是50m,度是20m;(4)平面是绝对的平、无厚度、可以无限延展的抽象的数学概念.其中正确命题的个数为()A.1B.2C.3D.4三,点,线,面的位置关系和表示A是点,l,m是直线,α,β是平面.文字语言符号语言图形语言A在l上A在l外A在α内A在α外文字语言符号语言图形语言l在α内l与α平行l ,m 相交于Al ,m 都在平面α内且平行l ,m 异面(不同在任何一个平面内,且没有交点)α,β相交于lα,β平行(没有交点)熟悉熟悉:如图所示,平面ABEF 记作平面α,平面ABCD 记作平面β,根据图形填写: (1)A ∈α,B ________α,E ________α,C ________α,D ________α; (2)α∩β=________;(3)A ∈β,B ________β,C ________β,D ________β,E ________β,F ________β; (4)AB ________α,AB ________β,CD ________α,CD ________β,BF ________α,BF ________β.四,立体几何的公理与定理1、公理1:如果一条直线上两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内。
,,A l B ll A B ααα∈∈⎧⇒⊂⎨∈∈⎩ 公理1的作用:判断直线是否在平面内2、公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面。
若A ,B ,C 不共线,则A ,B ,C 确定平面α lBAα B AαC推论1:过直线的直线外一点有且只有一个平面 若A l ∉,则点A 和l 确定平面α推论2:过两条相交直线有且只有一个平面若mn A =,则,m n 确定平面α推论3:过两条平行直线有且只有一个平面若m n ,则,m n 确定平面α公理2及其推论的作用:确定平面;判定多边形是否为平面图形的依据。
3、公理3: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。
,P P l P l αβαβ∈∈⇒=∈且公理3作用:(1)判定两个平面是否相交的依据;(2)证明点共线、线共点等。
4、公理4:也叫平行公理,平行于同一条直线的两条直线平行.,a b c b a c ⇒公理4作用:证明两直线平行。
5、定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补。
,1212a a b b ''∠∠⇒∠∠且与方向相同=,1212180a a b b ''∠∠⇒∠+∠︒且与方向相反= 作用:该定理也叫等角定理,可以用来证明空间中的两个角相等。
6,线面平行的定义与判定1)若直线和平面没有交点,则称直线和平面平行。
2)线面平行判定:平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行。
(只需在平面内找一条直线和平面外的直线平行就可以)////a b a a b ααα⊄⎫⎪⊂⇒⎬⎪⎭lαAlm αAm nαP· αL βa b b a b 'a '方向相反则∠1+∠2=180°方向相同则∠1=∠22121a 'b '五,典型例题【例1】下列命题正确的是( )A.经过三点确定一个平面B.经过一条直线和一个点确定一个平面C.四边形确定一个平面D.两两相交且不共线的三点确定一个平面 【练习】1.下列四个结论:⑴两条直线都和同一个平面平行,则这两条直线平行。
⑵两条直线没有公共点,则这两条直线平行。
⑶两条直线都和第三条直线垂直,则这两条直线平行。
⑷一条直线和一个平面内无数条直线没有公共点,则这条直线和这个平面平行。
其中正确的个数为( )A .0B .1C .2D .3 2.下列命题:⑴平面α与平面β相交,他们只有有限个公共点⑵经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面. ⑶经过两条相交直线有且仅有一个平面.⑷如果两个平面有三个不共线的公共点,那么这两个平面重合. 其中正确的个数为( )A.0 B .1 C .2 D .3点金秘笈:此类题可以由公理和定理经过综合判断;也可以利用你手边的一切资源比划比划,不要忘记了变换一下空间位置,或是旋转一下下。
【例2】2如图所示,用符号语言可表达为( ) A.α∩β=m ,n ⊂α,m∩n=A B.α∩β=m ,n∈α,m∩n=AC.α∩β=m ,n∈α,A∈m,A∈nD.α∩β=m ,n ⊂α,A ⊂m ,A ⊂n【练习】1.下面推理过程,错误的是( ) A.αα∉⇒∈A l A l ,//B ααα⊂⇒∈∈∈l B A l A ,,C. AB B B A A =⋂⇒∈∈∈∈βαβαβα,,,D. βαβα=⇒∈∈不共线并且C B A C B A C B A ,,,,,,,,ABC DOO 1A 1B 1C 1D 1AEFD BG H C P2.如图, 在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中, 下列命题是否正确? 并说明理由. ①AC 1在平面CC 1B 1B 内;②若O 、O 1分别为面ABCD 、A 1B 1C 1D 1的中心, 则平面AA 1C 1C 与平面B 1BDD 1的交线为OO 1 .③由点A 、O 、C 可以确定平面;④由点A 、C 1、B 1确定的平面与由点A 、C 1、D 确定的平面是同一个平面.点金秘笈:类比集合的知识,通过类比来记忆。
【例3】已知E 、F 、G 、H 分别为空间四边形(四个顶点不共面的四边形)ABCD 各边AB 、AD 、BC 、CD 上的点, 且直线EF 和GH 交于点P, 求证: B 、D 、P 在同一条直线上.思维点拔:证明多点共线,通常利用公理2,即两相交平面交线的唯一性;证明点在相交平面的交线上,必须证明这些点分别在两个平面内。
A BCD D 1C 1B 1A 1EF AB D Clα 【练习】如图, 在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别为AB,AA 1中点,求证CE,D 1F,DA 三条直线交于一点。
注意:证明题的逻辑要清晰而严密,书写要规范而有据。
不能凭想当然,不能混乱。
【例4】已知: 如图l D l C l B l A ∉∈∈∈,,,, 求证: 直线AD 、BD 、CD 共面.思维点拔:简单的点线共面的问题,一般是先由部分点或线确定一个平面,然后证明其他的点线也在这个平面内,这种证明点线共面的方法称为"落入法"【练习】如图, 已知正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中, E 、F 分别为D 1C 1、B 1C 1的中点, AC ∩BD=P , A 1C 1∩EF=Q , 求证:(1) D 、B 、F 、E 四点共面(2)若A 1C 交平面DBFE 于R 点, 则P 、Q 、R 三点共线 .点金秘笈:证明共点,共线,共面可以用落入法,也可以用同一法,还可以用反证法。
AB CD D 1 C 1B 1A 1六,课后作业1.一条直线和这条直线之外不共线的三点所能确定的平面的个数是( )(A ) 1个或3个 (B ) 1个或4个(C ) 3个或4个 (D ) 1个、3个或4个 2.以下命题正确的有( )(1)若a ∥b ,b ∥c ,则直线a ,b ,c 共面;(2)若a ∥α,则a 平行于平面α内的所有直线; (3)若平面α内的无数条直线都与β平行,则α∥β;(4)分别和两条异面直线都相交的两条直线必定异面。
(A ) 1个 (B ) 2个 (C ) 3个 (D )4个 3.正方体的一条体对角线与正方体的棱可以组成异面直线的对数是( )(A ) 2 (B ) 3 (C ) 6 (D ) 12 4.以下命题中为真命题的个数是( )(1)若直线l 平行于平面α内的无数条直线,则直线l ∥α; (2)若直线a 在平面α外,则a ∥α; (3)若直线a ∥b ,α⊂b ,则a ∥α;(4)若直线a ∥b ,α⊂b ,则a 平行于平面α内的无数条直线。
(A ) 1个 (B ) 2个 (C ) 3个 (D )4个 5.若三个平面两两相交,则它们的交线条数是( )(A ) 1条 (B ) 2条 (C ) 3条 (D )1条或3条6.若直线l 与平面α相交于点O ,l B A ∈,,α∈D C ,,且BD AC //,则O,C,D 三点的位置关系是 。
7.在空间中,① 若四点不共面,则这四点中任何三点都不共线。
② 若两条直线没有公共点,则这两条直线是异面直线。
以上两个命题中为真命题的是 (把符合要求的序号填上)8.已知△ABC 在平面α外,AB ∩α=P ,AC ∩α=R ,BC ∩α=Q ,如图.求证:P 、Q 、R 三点共线.。