第一章§1.2点、线、面之间的位置关系1.2.1平面的基本性质与推论学习目标1.理解平面的基本性质与推论,能运用平面的基本性质及推论去 解决有关问题.2.会用集合语言来描述点、直线和平面之间的关系以及图形的性质.3.理解异面直线的概念.内容索引问题导学题型探究达标检 测问题导学知识点一平面的基本性质与推论思考1直线l与平面α有且仅有一个公共点P.直线l是否在平面α内?有两个公共点呢?答案前 者不在,后者在.思考2观察图中的三脚架,你能得出什么结论?答案不共线的三点可以确定一个平面.思考3观察正方体ABCD—A1B 1C1D1(如图所示),平面ABCD与平面BCC1B1有且只有两个公共点B,C吗?答案不是,平面ABCD与平面BCC1B1相交于 直线BC.梳理(1)平面的基本性质平面内容作用图形基本性质1如果一条直线上的在一个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面 内(即直线在或_____经过直线)判断直线是否在平面内的依据两点平面内平面基本性质2经过不在同一条直线上的,有且只有一个平面( 即确定一个平面)确定平面及两个平面重合的依据基本性质3如果不重合的两个平面有公共点,那么它们有且只有一条过这个点的公共直线判断 两平面相交,线共点,点共线的依据三点不共线的三点一个(2)平面基本性质的推论推论1:经过一条直线和直线外的一点,平面.推论2:经 过两条直线,有且只有一个平面.推论3:经过两条直线,有且只有一个平面.有且只有一个相交平行知识点二点、直线、平面之间的关系及 表示思考直线和平面都是由点组成的,联系集合的观点,点和直线、平面的位置关系,如何用符号来表示?直线和平面呢?答案点和直线、平面 的位置关系可用数字符号“∈”或“?”表示,直线和平面的位置关系,可用数学符号“?”或“?”表示.梳理点、直线、平面之间的基本位 置关系及表示文字语言符号语言图形语言A在l上A∈lA在l外A?lA在α内A∈αA在α外A?αl在α内l?αl在α外l?αl,m相交 于Al∩m=Al,α相交于Al∩α=Aα,β相交于lα∩β=l知识点三共面与异面直线思考如图,直线AB与平面α相交于点B,点A 在α外,那么直线l与直线AB能不能在同一个平面内?为什么?直线l与直线AB的位置关系是怎样的?答案不可能在同一个平面内,因为如果 在同一个平面内,点A就在α内,这与点A在α外矛盾.由图知,直线l与直线AB没有公共点,所以它们不相交,直线l与直线AB不可能平行, 否则它们就会同在平面α内,所以直线l与直线AB既不相交也不平行.梳理共面与异面直线(1)共面①概念:空间中的几个点或几条直线,都 在内.②特征:共面的直线或者.(2)异面直线①概念:既不又不的直线.②判断方法:与一平面相交于一点的直线与这个平面内的 直线是异面直线.同一平面相交平行平行相交不经过交点[思考辨析判断正误]1.分别在两个平面内的两条直线一定是异面直线.()2. 两直线若不是异面直线,则必相交或平行.()×√题型探究类型一点、直线、平面之间的位置关系的符号表示例1如图,用符号表示下列图 形中点、直线、平面之间的位置关系.解在(1)中,α∩β=l,a∩α=A,a∩β=B.在(2)中,α∩β=l,a?α,b?β,a∩ l=P,b∩l=P.解答反思与感悟(1)用文字语言、符号语言表示一个图形时,首先仔细观察图形有几个平面、几条直线且相互之间的位置 关系如何,试着用文字语言表示,再用符号语言表示.(2)根据符号语言或文字语言画相应的图形时,要注意实线和虚线的区别.跟踪训练1根 据下列符号表示的语句,说明点、线、面之间的位置关系,并画出相应的图形:(1)A∈α,B?α;解点A在平面α内,点B不在平面α内, 如图①.解答(2)l?α,m∩α=A,A?l;解直线l在平面α内,直线m与平面α相交于点A,且点A不在直线l上,如图②.解答(3 )平面ABD∩平面BDC=BD,平面ABC∩平面ADC=AC.解平面ABD与平面BDC相交于BD,平面ABC与平面ADC相交于A C,如图③.解答类型二平面的基本性质的应用命题角度1点、线共面问题例2如图,已知:a?α,b?α,a∩b=A,P∈b,PQ∥ a,求证:PQ?α.解因为PQ∥a,所以PQ与a确定一个平面β.所以直线a?β,点P∈β.因为P∈b,b?α,所以P∈α.又因为 a?α,所以α与β重合,所以PQ?α.解答引申探究将本例中的两条平行线改为三条,即求证:和同一条直线相交的三条平行直线一定在同一平 面内.解答解已知:a∥b∥c,l∩a=A,l∩b=B,l∩c=C.求证:a,b,c和l共面.证明:如图,∵a∥b,∴a与b确定一 个平面α.∵l∩a=A,l∩b=B,∴A∈α,B∈α.又∵A∈l,B∈l,∴l?α.∵b∥c,∴b与c确定一个平面β,同理l?β. ∵平面α与β都包含l和b,且b∩l=B,由推论2知:经过两条相交直线有且只有一个平面,∴平面α与平面β重合,∴a,b,c和l共面. 反思与感悟证明多线共面的两种方法(1)纳入法:先由部分直线确定一个平面,再证明其他直线在这个平面内.(2)重合法:先说明一些直线 在一个平面内,另一些直线也在另一个平面内,再证明两个平面重合.跟踪训练2已知:如图所示,l1∩l2=A,l2∩l3=B,l1∩l 3=C.求证:直线l1,l2,l3在同一平面内.证明证明方法一(纳入平面法)∵l1∩l2=A,∴l1和l2确定一个平面α.∵l 2∩l3=B,∴B∈l2.又∵l2?α,∴B∈α.同理可证C∈α.∵B∈l3,C∈l3,∴l3?α.∴直线l1,l2,l3在同一平 面内.方法二(辅助平面法)∵l1∩l2=A,∴l1和l2确定一个平面α.∵l2∩l3=B,∴l2,l3确定一个平面β.∵A∈l2 ,l2?α,∴A∈α.∵A∈l2,l2?β,∴A∈β.同理可证B∈α,B∈β,C∈α,C∈β.∴不共线的三个点A,B,C既在平面α 内,又在平面β内.∴平面α和β重合,即直线l1,l2,l3在同一平面内.命题角度2点共线与线共点问题例3如图所示,在正方体AB CD-A1B1C1D1中,E为AB的中点,F为AA1的中点.求证:CE,D1F,DA三线交于一点.证明证明如图,连接EF,D1C ,A1B.∵E为AB的中点,F为AA1的中点,∴E,F,D1,C四点共面,∴D1F与CE相交,设交点为P.又D1F?平面A1D1D A,CE?平面ABCD,∴P为平面A1D1DA与平面ABCD的公共点.又平面A1D1DA∩平面ABCD=DA,根据基本性质3,可得 P∈DA,即CE,D1F,DA相交于一点.反思与感悟(1)点共线:证明多点共线通常利用基本性质3,即两相交平面交线的唯一性,通过 证明点分别在两个平面内,证明点在相交平面的交线上,也可选择其中两点确定一条直线,然后证明其他点也在其上.(2)三线共点:证明三线共 点问题可把其中一条作为分别过其余两条直线的两个平面的交线,然后再证两条直线的交点在此直线上,此外还可先将其中一条直线看作某两个平面 的交线,证明该交线与另两条直线分别交于两点,再证点重合,从而得三线共点.跟踪训练3已知△ABC在平面α外,其三边所在的直线满足A B∩α=P,BC∩α=Q,AC∩α=R,如图所示.求证:P,Q,R三点共线.证明证明方法一∵AB∩α=P,∴P∈AB,P∈平面 α.又AB?平面ABC,∴P∈平面ABC.∴由基本性质3可知:点P在平面ABC与平面α的交线上,同理可证Q、R也在平面ABC与平面 α的交线上.∴P,Q,R三点共线.方法二∵AP∩AR=A,∴直线AP与直线AR确定平面APR.又∵AB∩α=P,AC∩α=R,∴ 平面APR∩平面α=PR.∵B∈平面APR,C∈平面APR,∴BC?平面APR.∵Q∈BC,∴Q∈平面APR,又Q∈α,∴Q∈PR ,∴P,Q,R三点共线.类型三异面直线的判定例4如图是一个正方体的展开图,如果将它还原为正方体,那么NC,DE,AF,BM这四 条线段所在的直线是异面直线的有多少对?试以其中一对为例进行证明.解答解将展开图还原为正方体(如图).NC与DE,NC与AF,NC 与BM,DE与AF,DE与BM,AF与BM,都是异面直线,共有6对.以NC与AF是异面直线为例证明如下:方法一连接BE,若NC∥ AF,则由NC∥BE,可知AF∥BE,这与AF与BE相交矛盾.故NC与AF不平行.若NC与AF相交,则平面ABFE与平面CDNM有 公共点,这与正方体的性质矛盾.故NC与AF不相交.所以NC与AF异面.方法二连接BE,如图,因为直线NC?平面BCNE,直线AF ∩平面BCNE=O.O?直线NC,所以NC与AF异面.反思与感悟判定两条直线是异面直线的方法(1)证明两条直线既不平行又不相交. (2)重要结论:连接平面内一点与平面外一点的直线,和这个平面内不经过此点的直线是异面直线.用符号语言可表示为A?α,B∈α,l?α ,B?l?AB与l是异面直线(如图).跟踪训练4分别在两个相交平面内的两条直线间的位置关系是A.异面 B.平行 C.相交 D. 以上都有可能√解析如图(1)所示,直线a与b互相平行;如图(2)所示,直线a与b相交;如图(3)所示,直线a与b异面.解析答案达 标检测1.若A∈平面α,B∈平面α,C∈直线AB,则A.C∈α B.C?αC.AB?α D.AB∩α=C√解析因为A∈平面α ,B∈平面α,所以AB?α.又因为C∈直线AB,所以C∈α.12345解析答案2.平行六面体ABCD—A1B1C1D1中,既与AB 共面也与CC1共面的棱的条数为A.3 B.4 C.5 D.6√解析如图,用列举法知符合要求的棱为:BC,CD,C 1D1,BB1,AA1,故选C.12345解析答案3.如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,与AA1异面的是A.AB B.BB1C.DD1 D.B1C1√解析由异面直线的定义知,与AA1异面的直线应为B1C1.12345解析答案4.线段AB在 平面α内,则直线AB与平面α的位置关系是__________.直线AB?α解析由基本性质1知直线AB在平面α内.12345解析答 案5.如图,已知D,E分别是△ABC的边AC,BC上的点,平面α经过D,E两点,若直线AB与平面α的交点是P,则点P与直线DE的位 置关系是___________.P∈直线DE解析因为P∈AB,AB?平面ABC,所以P∈平面ABC.又P∈α,平面ABC∩平面α=DE,所以P∈直线DE.12345解析答案规律与方法1.解决立体几何问题首先应过好三大语言关,即实现这三种语言的相互转换,正确理解集合符号所表示的几何图形的实际意义,恰当地用符号语言描述图形语言,将图形语言用文字语言描述出来,再转换为符号语言.文字语言和符号语言在转换的时候,要注意符号语言所代表的含义,作直观图时,要注意线的实虚.2.在处理点线共面、三点共线及三线共点问题时初步体会三个公理的作用,突出先部分再整体的思想.3.异面直线是既不平行也不相交的直线.又∵A1B綊D1C,∴EF綊D1C,∴EF綊A1B. |
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