空间点线面的位置关系
,
2.点、直线、平面的位置关系
(1)点与直线的位置关系: 点A在直线a上,记作 A a 点B不在直线a上,记作 B a (2)点与平面的位置关系: 点A在平面α上,记作 A 点B不在平面α上,记作 B
α
A A a
B
B
2.点、直线、平面的位置关系
(3)直线与平面的位置关系:按公共点个数分三类
√
√
D. 设正方形ABCD与A1 B1C1D1的中心分别为O, O1 , 则面AA1C1C与
D1
O1
1
C1 B1
E. AC1与面BDD1B1的交点落在直线OO1上. A
√
D
O
C B
A
例 几何体中的截面问题(两平面的交线问题)
长方体ABCD A1 B1C1 D1中,画出下列平面的交线: (1)平面A1C1 D与平面B1 D1 D; (2)平面A1C1 B与平面AB1 D1 ;
练习:上例中,AA1与CC1,AC与A1C1的位置是什么关系?
若E, F , G, H 分别是AB, AD, C1D1的中点,判断下列直线是否平行: i) EF与GH ; ii) DE与HB1;
例2 已知ABCD是四个顶点不在同一个平面内的空间四边形,E,F, G,H分别是AB,BC,CD,DA的中点,连结EF,FG,GH,HE,求证: EFGH是一个 β
β
α
小结:用数学符号来表示点、线、面之间的位置关系:
a B B α
b a
α A
a
A
A
α
A a Ba
β
a
α
A B
α β
a b A
a 或a //
β
α
a
// 或
平面α与平面β重合
练习
3.平面的基本性质
A1 B1
D
C
A
B
1.平面的基本知识
(1)平面与我们学过的点、直线、集合等概念一样都是 最基本的概念,即为不加定义的原始概念. (2)平面的基本特征是无限延展性.
平面是理想的,绝对的平(平面是处处平直的面); 平面没有大小、没有厚薄和宽窄,是不可度量的.
光滑的桌面、平静的湖面等都是我们熟悉的平面形象,数学中 的平面概念是现实平面加以抽象的结果. 思考:能不能说一个平面长4米,宽2米?为什么? 不能.
B' C
B
拓展
4.点线共面问题
(1)证明的主要依据:公理1;公理2及其三个推论.
(2)证明的常用方法: ①纳入平面法:先由部分元素确定一个平面,再证明其余有关的 点、线在此平面内; ②辅助平面法:先证明有关的点、线确定平面,再证明其余元 素确定平面,最后证明平面、重合.
4.点线共面问题
例1 证明两两相交且不同点的三条直线必在同一个平面内.
a
b
c
e
a∥b ∥c ∥d ∥e ∥ …
3.平面的基本性质
(4)公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行.
符号表示: a // b, b // c a // c.
c
a
a
b
c
α 注4:①平行具有传递性; ②该公理是判断空间两条直线平行的方法之一.即要证明两条 直线平行,一般利用第三条直线作为联系两直线的中间环节.
练习
例3 如图,在正方体ABCD A1B1C1D1中, (1)判断下列命题是否正确,并说明理由: A. 直线AC1在平面CC1 B1 B内; B. 点A, O, C可确定一个平面; C. 由点A, C1 , B1确定的平面与由点A, C1 , D确定的平面是同一个 平面; 面BB1 D1 D的交线为OO1.
分析:找面DMN 与面ABCD的交线
N 即交线为QN 找面DMN 与面ABCD的两个公共点. ?? Q MD 面DMN AD 面ABCD D' MD, AD在同一个平面ADD'A'内,且交点为 Q
C'
MD和AD的交点Q 面DMN 面ABCD
A' M A Q D N P
练习
3.平面的基本性质
我们知道,在同一平面内, 如果两条直线都和第三条直线平行,
那么这两条直线互相平行.在空间这一规律是否还成立呢?
D' C' B' D A B C
观察:在右图的长方体中, BB '// AA ', DD '// AA ',那么 BB ' 与DD ' 平行吗?
A'
观察 : 将一张纸如图进行折叠 , 则各折痕及边 a, b, c, d, e, … 之间有何关系? d
4.点线共面问题
例1 证明两两相交且不同点的三条直线必在同一个平面内.
B
证法二:
A
C
因为A 直线BC上,所以过点A和直线BC确定平面 .(推论1) 因为B∈BC,所以B∈ . 又A∈,故AB ,同理AC , 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.(公理2) 因为A∈,B∈,所以AB .(公理1) 同理BC ,AC ,所以AB,BC,CA三直线共面.
证明: 连结BD,
∵ EH是△ABD的中位线, 1 ∴EH ∥BD且EH = 2 BD. H
1 同理,FG ∥BD且FG = 2 BD.
E
D G B F C
∴EH ∥FG且EH =FG. ∴EFGH是一个平行四边形.
另 注 : 平 行 线 段 成 比 例
法二:往证EH//FG,EF//HG呢?
“见中点找中点”构造三角形的中位线是证明平行的常用方法. 问1:若上例加上条件AC=BD,则四边形EFGH是一个什么图形? 菱形 问2:若上例中四边形EFGH为矩形,AC与BD垂直吗?
①直线a与平面α有无数个公共点,称直线a在平面α内, 或称平面α通过直线a.记为: a
公理1
②直线a与平面α有且只有一个公共点,称直线a与平面α相交. 记为: a A ③直线a与平面α没有公共点,称直线a与平面α平行. 记为: // 或 a a 注1:情况②和③统称为直线a在平面α外,记作
B
A C
确定一个面,再 证明其余线在该 面内.
已知:AB∩AC=A,AB∩BC=B,AC∩BC=C 求证:直线AB,BC,AC共面. 证明: 因为AB∩AC=A,
所以直线AB,AC确定一个平面.(推论2) 因为B∈AB,C∈AC,所以B∈,C∈, 故BC.(公理1) 因此直线AB,BC,CA共面.
a a
α α
a
a
A
α
2.点、直线、平面的位置关系
(4)平面与平面的位置关系:按有否公共点分两类
①当两个不同平面α与平面β有公共点时,它们的公共点组成 直线a,称平面α与平面β相交.记作: a
②当平面α与平面β没有公共点时,称平面α与平面β平行. 记作: // 或 注2:当平面α上的所有点都在平面β上时,称平面α与平面β重合. (当两个平面有不共线的三个公共点,则两个平面重合)
i)该公理是用以判定两个平面相交的依据:只要两个平面有一个 公共点,就可判定这两个平面必相交于过该点的一条直线. (找两个面的交线只要找出两个面的两个公共点即可) ii)该公理可用以判定点在直线上:点是某两平面的公共点,线 是这两个平面的公共交线,则该点在交线上.
3.平面的基本性质
观察下列问题,你能得到什么结论?
2.1 空间点、直线、平面之间的位置关系
观察长方体,你能发现长方体的顶点、棱所在的直线, 以及侧面、地面之间的关系吗?
长方体由上下、前后、左右六个面围成,有些面是平行的, 有些面是相交的;有些棱所在的直线与面平行,有些棱所在 的直线与面相交;每条棱所在的直线都可以看作是某个面内 的直线等等.
空间中的点、直线、平面之间有什么位置关系,是我们接下来要讨论的问题. D1 C1
练习
画出两个竖直放置的相交平面.
1.平面的基本知识
(3)平面的画法及表示
D C
A
B
表示方法:
①把希腊字母 , , 等写在代表平面的平行四边形的一个角上, 如平面 ,平面 . ②用表示平面的平行四边形的四个顶点的大写英文字母表示, 如平面ABCD. ③用表示平面的平行四边形的相对的两个顶点的大写英文字母表 示,如平面AC或者平面BD.
C
A
B
自行车需要一个支脚架就可以保持平衡.
3.平面的基本性质
(3)公理2: 经过不在同一直线上的三点,有且只有一个平面. ①图形语言: B A C ②符号语言:
A, B, C不共线 有且只有一个平面,使得A , B , C
③定义的说明:
过不在一条直线上的四点,不一定有平面.故要充分重视“不在 一条直线上的三点”这一条件;
4.点线共面问题
“有且只有一个”强调的是存在性和唯一性两方面,不能用“只 有一个”替代; 确定一个平面的“确定”是“有且只有”的同义词.
3.平面的基本性质
推论1 经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面.
A
B
aC
已知点A a,求证过点A和直线a可以确定一个平面. 存在性. 证明: 因为Aa,在a上任取两点B,C. 所以过不共线的三点A,B,C有一个平面.(公理2) 因为B∈,C∈, 所以a .(公理1) 故经过点A和直线a有一个平面. 唯一性. 因为B,C在a上, 所以过直线a和点A的平面一定经过点A,B,C. 由公理2,经过不共线三点A,B,C的平面只有一个, 所以过直线a和点A的平面只有一个.
3.平面的基本性质
思考:两个平面会不会只有一个公共点呢?
不会!因为平面是无限延展的. 因此,两个平面有一个公共点,必然有无数个公共点, 并且这些公共点在一条直线上.