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高二第2讲 空间点,线,面位置关系(教师)

高二第2讲 空间点,线,面位置关系(教师)
高二第2讲 空间点,线,面位置关系(教师)

第2讲 空间点、线、面间位置关系(教师)

一. 学习目标

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.

二.重点难点 教学重点:三个公理的教学是重点。

教学难点:公理的理解与运用是难点。

三.知识梳理

1.平面的基本性质

(1)公理1: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这个平面内.

(2)公理2:经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面.

(3)公理3:如果两个平面(不重合的两个平面)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.

推论1:经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面.

推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面.

推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面.

2.直线与直线的位置关系

(1)位置关系的分类

????? 共面直线????? 平行相交异面直线:不同在任何一个平面内

(2)异面直线所成的角

①定义:设a ,b 是两条异面直线,经过空间任一点O 作直线a ′∥a ,b ′∥b ,把a ′与b ′所成的锐角或直角叫做异面直线a ,b 所成的角(或夹角).

②范围:? ??

??0,π2. 3.直线与平面的位置关系有平行、相交、在平面内三种情况.

4.平面与平面的位置关系有平行、相交两种情况.

5.平行公理:平行于同一条直线的两条直线互相平行.

6.等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.

7.两种方法

异面直线的判定方法:

(1)判定定理:平面外一点A与平面内一点B的连线和平面内不经过该点的直线是异面直线.

(2)反证法:证明两线不可能平行、相交或证明两线不可能共面,从而可得两线异面.

8.三个作用

(1)公理1的作用:①检验平面;②判断直线在平面内;③由直线在平面内判断直线上的点在平面内.

(2)公理2的作用:公理2及其推论给出了确定一个平面或判断“直线共面”的方法.

(3)公理3的作用:①判定两平面相交;②作两平面相交的交线;③证明多点共线.

四.典例剖析

题型一平面的基本性质

例1(1)下列命题:

①公理1可结合符号叙述为:若A∈l,B∈l且A∈α,B∈α,则必有l∈α;

②四边形的两条对角线必相交于一点;

③用平行四边形表示平面,以平行四边形的四条边作为平面的边界线;

④梯形是平面图形.

其中正确命题的个数为( )

A.1 B.2 C.3 D.4

(2)如图7-39-2,α∩β=l,A,B∈α,C∈β,且C?l,直线AB∩l=M,过A,B,C三点的平面记作γ,则γ与β的交线必通过( )

A.点A

B.点B

C.点C但不过点M

D.点C和点M

思考流程(1)分析:注意空间图形和平面图形的异同;推理:利用相关定义和平面性质来分析;结论:对照平面的定义和性质逐题辨析对错.

(2)分析:公理3的应用;推理:过点A,B,C的平面与面的交线是AB;结论:则A,B,M点都在两个平面的交线.

[答案] (1)A (2)D

[解析] (1)对于①注意到直线是点集,平面也是点集,当直线在平面上时,直线是平面的真子集,应表示为l?α,而不应表示成l∈α,所以①不正确;

对于②,当四边形是平面图形时,两条对角线必相交于一点,当四边形是空间四边形时,两条对角线是不能相交的,所以②不正确;

对于③,平面是可以无限延伸的,用平行四边形表示的平面同样是无限延伸的,平行四边形的边并不表示平面的边界,所以③不正确;

对于④,梯形的两底是两条平行线,它们可唯一确定一个平面,由于腰的两个端点均在该平面上,故腰也在这个平面上,即梯形的四边共面,所以梯形是平面图形,所以④正确.

(2)∵直线AB?γ,M∈AB,∴M∈γ.

又α∩β=l,M∈l,∴M∈β.

根据公理3可知,M在γ与β的交线上,同理可知,点C也在γ与β的交线上.

归纳总结三个公理是立体几何的基础,公理1的作用是确定直线在平面内的依据;公理2是确定平面的依据;公理3是确定两个平面有一条交线的依据,同时也是证明多点共线、多线共点的依据.

例2下列如图所示是正方体和正四面体,P、Q、R、S分别是所在棱的中点,则四个点共面的图形是________.

解析

在④图中,可证Q点所在棱与面PRS平行,因此,P、Q、R、S四点不共面.可证①中四边形PQRS为梯形;③中可证四边形PQRS为平行四边形;②中如图所示取A1A与BC的中点为M、N可证明PMQNRS为平面图形,且PMQNRS为正六边形.

答案①②③

课堂练习1:(1)以下四个命题:

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.

其中正确命题的个数是( )

A.0 B.1

C.2 D.3

[自主解答] ①正确,可以用反证法证明;②不正确,从条件看出两平面有三个公共点A、B、C,但是若A、B、C共线.则结论不正确;③不正确,共面不具有传递性;④不正确,空间四边形的四条边不在一个平面内.[答案] B

(2)对于空间三条直线,有下列四个条件:①三条直线两两相交且不共点;②三条直线两两平行;③三条直线共点;④有两条直线平行,第三条直线和这两条直线都相交.其中,使推出三条直线共面的条件有( ) A.1个B.2个C.3个D.4个

答:B.①和④能保证推出。

题型二点共线、点共面、线共点的证明

例3(1)

证明:(1)∵A,A′分别为CD,C′D′的中点,O1,O1′分别为CD,C′D′的中点,∴O1′A′∥O1A.连接BO2,∵直线BO2是由直线AO1平移得到的,

图1-1

∴AO1∥BO2,∴O1′A′∥BO2,∴O1′,A′,O2,B四点共面.

(2)正方体

ABCDA1B1C1D1中,E、F分别是AB和AA1的中点.求证:

(1)E、C、D1、F四点共面;(2)CE、D1F、DA三线共点.

[审题视点] (1)由EF∥CD1可得;

(2)先证CE与D1F相交于P,再证P∈AD.

证明(1)如图,连接EF,CD1,A1B.

∵E 、F 分别是AB 、AA 1的中点,∴EF ∥BA 1.又A 1B ∥D 1C ,∴EF ∥CD 1,

∴E 、C 、D 1、F 四点共面.

(2)∵EF ∥CD 1,EF <CD 1,∴CE 与D 1F 必相交,设交点为P ,则由P ∈CE ,CE ?平面ABCD , 得P ∈平面ABCD .同理P ∈平面ADD 1A 1.又平面ABCD ∩平面ADD 1A 1=DA ,

∴P ∈直线DA ,∴CE 、D 1F 、DA 三线共点.

(3) 如图,E 、F 、G 、H 分别是空间四边形AB 、BC 、CD 、DA 上的点,且EH 与FG 相交于点O.求证:B 、D 、O 三点共线.

证明 ∵E∈AB,H∈AD,∴E∈平面ABD ,H∈平面ABD.∴EH ?平面ABD.

∵EH∩FG=O ,∴O∈平面ABD.同理可证O∈平面BCD ,

∴O∈平面ABD∩平面BCD ,即O∈BD,∴B、D 、O 三点共线.

课堂小结:(一)证明共面问题的常用方法

(1)纳入平面法:先确定一个平面,再证明有关点、线在此平面内.

(2)辅助平面法:先证明有关的点、线确定平面α,再证明其余元素确定平面β,最后证明平面α、β重合.

(二)要证明点共线或线共点的问题,关键是转化为证明点在直线上,也就是利用平面的基本性质3,即证点在两个平面的交线上.或者选择其中两点确定一直线,然后证明另一点也在此直线上.

课堂练习2:如图所示,已知空间四边形ABCD 中,E 、H 分别是边AB 、AD 的中点,F 、G 分别是边BC 、CD 上的点,且CF CB =CG CD =23

,求证:三条直线EF 、GH 、AC 交于一点. 证明 ∵E 、H 分别为边AB 、AD 的中点,:∴EH 綉12BD ,而CF CB =CG CD =23,∴FG BD =23,且FG ∥BD .

∴四边形EFGH为梯形,从而两腰EF、GH必相交于一点P.

∵P∈直线EF,EF?平面ABC,∴P∈平面ABC.同理,P∈平面ADC.

∴P在平面ABC和平面ADC的交线AC上,故EF、GH、AC三直线交于一点.

题型三异面直线的判定方法

例4 如图所示,

正方体ABCDA1B1C1D1中,M、N分别是A1B1、B1C1的中点.问:

(1)AM和CN是否是异面直线?说明理由;(2)D1B和CC1是否是异面直线?说明理由.[审题视点] 第(1)问,连结MN,AC,证MN∥AC,即AM与CN共面;第(2)问可采用反证法.

(1)不是异面直线.理由如下:连接MN、A1C1、AC.∵M、N分别是A1B1、B1C1的中点,∴MN∥A1C1.又∵A1A綉C1C,∴A1ACC1为平行四边形,∴A1C1∥AC,∴MN∥AC,

∴A、M、N、C在同一平面内,故AM和CN不是异面直线.

(2)是异面直线.证明如下:∵ABCDA1B1C1D1是正方体,∴B、C、C1、D1不共面.

假设D1B与CC1不是异面直线,则存在平面α,使D1B?平面α,CC1?平面α,

∴D1,B、C、C1∈α,与ABCDA1B1C1D1是正方体矛盾.

∴假设不成立,即D1B与CC1是异面直线.

课堂小结:(1)定义法:依据定义判断(较为困难);

(2)定理法:过平面内一点与平面外一点的直线与平面内不经过该点的直线为异面直线(此结论可作为定理使用).

(3)反证法:先假设两条直线不是异面直线,即两直线平行或相交,由假设的条件出发,经过严密的推理,导出矛盾,从而否定假设,肯定两条直线异面.

课堂练习3:(1)在下图中,G、H、M、N分别是正三棱柱的顶点或所在棱的中点,则表示直线GH、MN是异面直线的图形有________(填上所有正确答案的序号).

解析如题干图(1)中,直线GH∥MN;

图(2)中,G、H、N三点共面,但M?面GHN,因此直线GH与MN异面;

图(3)中,连接MG,GM∥HN,因此GH与MN共面;

图(4)中,G、M、N共面,但H?面GMN,

∴GH与MN异面.所以图(2)、(4)中GH与MN异面.

答案(2)(4)

(2)已知空间四边形ABCD中,E、H分别是边AB、AD的中点,F、G分别是边BC、CD的中点.(1)求证:BC与AD是异面直线;(2)求证:EG与FH相交.

证明:(1)假设BC与AD共面,不妨设它们所共平面为α,则B、C、A、D∈

α.

所以四边形ABCD为平面图形,这与四边形ABCD为空间四边形相矛盾.所

以BC与AD是异面直线.

(2)如图,连接AC,BD,则EF∥AC,HG∥AC,因此EF∥HG;同理EH∥FG,

则EFGH为平行四边形.

又EG、FH是?EFGH的对角线,所以EG与HF相交.

题型四异面直线所成角

例5(1)(平移法)(2013·银川模拟)如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1

中,(1)求A1C1与B1C所成角的大小;

(2)若E、F分别为AB、AD的中点,求A1C1与EF所成角的大小.

[自主解答] (1)如图,连接AC、AB1,

B1C1D1是正方体,知AA1C1C为平行四边形,所以

由ABCD-A

AC∥A1C1,从而B1C与AC所成的角就是A1C1与B1C所成的角.由

AB1=AC=B1C可知∠B1CA=60°,即A1C1与B1C所成角为60°.

(2)如图,连接BD,由AA1∥CC1,且AA1=CC1可知A1ACC1是平

行四边形,所以AC∥A1C1.,即AC与EF所成的角就是A1C1与EF所

成的角.

因为EF是△ABD的中位线,所以EF∥BD.

又因为AC⊥BD,所以EF⊥AC,即所求角为90°.

(2)(补形法)[2013·青岛二模] 已知正方体ABCD-A1B1C1D1,则异面直线BD1与AC所成的角为( ) A.30°B.45°C.60°D.90°

[答案] D [解析] (1)如图,在该正方体的右侧补一个棱长相等的正方体,则易知BD1∥CE,故∠ECA即为异面直线BD1与AC所成的角.设AB=1,则AE2=22+12=5,AC2=2,CE2=BD2+DD21=3,故AC2+CE2=AE2,即∠ECA=90°.

(3)(讨论法)已知三棱锥A -BCD 中,AB =CD ,且直线AB 与CD 成60°角,点M 、N 分别是BC 、AD 的中点,求直线AB 和MN 所成的角.

解:如图,设E 为AC 的中点,连接EM 、EN .

∵EM 綊12

AB , ∴∠EMN 即为异面直线AB 与MN 所成的角(或补角).

在△MEN 中,ME 綊12AB ,EN 綊12

CD . ∴∠MEN 为异面直线AB 与CD 所成的角(或补角),且△MEN 为等腰三角形.

当∠MEN =60°时,∠EMN =60°,即异面直线AB 和MN 所成的角为60°.

当∠MEN =120°时,∠EMN =30°,即异面直线AB 和MN 所成的角为30°.

∴直线AB 和MN 所成的角为60°或30°.

1.易忽视异面直线所成的角,且没有充分认识正方体中的平行关系而错选A.

2.求解空间直线所成的角时,还常犯以下错误:

(1)缺乏空间想象力,感觉无从下手;

(2)忽视异面直线所成角的范围.

课堂小结:求异面直线所成角的步骤

平移法求异面直线所成角的一般步骤为:

课堂练习4:(1)已知长方体ABCD -A ′B ′C ′D ′中,AB =4,BC = 3,AA ′=5,求异面直线D ′B 和AC 所成角的余弦值.

解:法一:(平移法):如图,在长方体ABCD -A ′B ′C ′D ′中,连接BD 交AC 于点E ,取DD ′

的中点F ,连接EF ,AF ,则EF 綊12

D ′B ,∴∠FEA 是D ′B 和AC 所成的角, ∵A

E =42+32

2=52

, EF =25+252=522, AF = 32+? ??

??522=612, ∴在△FEA 中,cos ∠FEA =EF 2+AE 2-AF 22EF ·AE

=72

50. 法二:(补形法):如图,在长方体的一旁补一个全等的长方体,

则BE 綊AC ∴∠D ′BE (或其补角)是D ′B 和AC 所成的角,∵D ′B =52,BE =5,D ′E =89,

∴在△D ′BE 中,cos ∠D ′BE =-7250,∴D ′B 与AC 所成角的余弦值为7250

.

(2)(2013·临沂模拟)过正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的顶点A 作直线l ,使l 与棱AB ,AD ,AA 1所成的角都相等,这样的直线l 可以作( )

A .1条

B .2条

C .3条

D .4条

[解析] 如图,连接体对角线AC

1,显然AC 1与棱AB 、AD ,AA 1所成

的角都相等,所成角的正切值都为 2.联想正方体的其他体对角线,如连接

BD 1,则BD 1与棱BC 、BA 、BB 1所成的角都相等,∵BB 1∥AA 1,BC ∥AD ,

∴体对角线BD 1与棱AB 、AD 、AA 1所成的角都相等,同理,体对角线

A 1C 、D

B 1也与棱AB 、AD 、AA 1所成的角都相等,过A 点分别作BD 1、A 1

C 、DB 1的平行线都满足题意,故这样的直线l 可以作4条.

[答案] D

题型五 构造模型判断空间线面的位置关系

例6 如图7-39-5,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别为棱

AA 1,CC 1的中点,则在空间中与三条直线A 1D 1,EF ,CD 都相交的直线( )

A .不存在

B .有且只有两条

C .有且只有三条

D .有无数条

[分析] 解决此题的关键是将空间问题转化为平面问题.过A 1D 1和直线EF 上一点M 可以确定一个平面,这个平面都和CD 有一个交点,由于M 是直线EF 上的动点,这样的平面有无穷个,所以这样的直线也有无数条.

[解析] D 如图7-39-6,在EF 上任意取一点M ,直线A 1D 1与M 确定一个平面,这个平面与CD 有且仅有1个交点N ,当M 取不同的位置就确定不同的平面,从而与CD 有不同的交点N ,而直线MN 与这3条异面直线都有交点.所以在空间中与三条直线A 1D 1,EF ,CD 都相交的直线有无数多条.故选D.

课堂练习5:(2013·安徽卷)如图,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,P 为BC 的中点,Q 为线段CC 1上的动点,过点A ,P ,Q 的平面截该正方体所得的截面记为S .则下列命题正确的 是 (写出所有正确命题的编号).

①当0

时,S 为等腰梯形; ③当CQ =34时,S 与C 1D 1的交点R 满足C 1R 1=13

; ④当34

.

解析:设截面与DD 1相交于T ,则AT ∥PQ 且AT =2PQ ?DT =2CQ .

对①,当0

时,则0

时,DT =1,T 与D 1重合,截面S 为四边形APQD 1,所以AP =D 1Q ,截面S 为等腰梯形,所以为真.对③,当CQ =34时?QC 1=14,DT =32,D 1T =12

,利用三角形相似解得C 1R 1=13

,所以为真. 对④,当34

对⑤,当CQ =1时,Q 与C 1重合,截面S 与线段A 1D 1相交于A 1D 1的中点G ,即为菱形APC 1G ,对角线长度分别为

2和3,S 的面积为62,所以为真.

综上,选①②③⑤. 五.品味高考(家庭作业)

1.(2009年宁夏高考题)如图,正方体1111ABCD A B C D -的棱长为1,线段11

B D 上有两个动点E ,F

,且2

EF =

,则下列结论中错误的是 (A )AC BE ⊥ (B )//EF ABCD 平面 (C )三棱锥A BEF -的体积为定值 (D )异面直线,AE BF 所成的角为定值 答:D

2.(2012年高考(大纲文))已知正方形1111ABCD A B C D -中,,E F 分

别为1BB ,1CC 的中点,那么异面直线AE 与1D F 所成角的余弦值为

____.

[解析]方法一:连接D 1M,易得DN ⊥A 1D 1 ,DN ⊥D 1M,

所以,DN ⊥平面A 1MD 1,

又A 1M ?平面A 1MD 1,所以,DN ⊥A 1D 1,故夹角为90o

方法二:以D 为原点,分别以DA, DC, DD 1为x, y, z 轴,建立空间直角坐标系D —xyz.设正方体边长为2,则D(0,0,0),N(0,2,1),M(0,1,0)A 1(2,0,2)

N

A 1

故,),(),(2,121,2,01-==MA DN

所以,cos<|

MA ||DN |111MA MA DN ?=??, = 0,故DN ⊥D 1M,所以夹角为90o 3.(2013年上海市春季高考数学试卷(含答案))在如图所示的正方体1111ABCD A B C D -中,异面直线1A B 与1B C 所成角的大小为_______

【答案】3

π 4.(2013年上海高考数学试题(文科))已知圆柱Ω的母线长为l ,底面半径为r ,O 是上地

面圆心,A 、B 是下底面圆周上两个不同的点,BC 是母线,如图.若直线OA 与BC 所成角的大小为π6,则1r

=________.

5.(2013年普通高等学校招生全国统一招生考试江苏卷) (只做(1)问)

如图,在直三棱柱111A B C ABC -中,AC AB ⊥,2==AC AB ,41=AA ,点D 是BC 的中点

(1)求异面直线B A 1与D C 1所成角的余弦值

(2)求平面1ADC 与1ABA 所成二面角的正弦值

.

【答案】本题主要考察异面直线.二面角.空间向量等基础知识以及基本运算,考察运用空D 1

C 1 B 1 A 1

D

C A

B

间向量解决问题的能力.

解:(1)以{}

1,,AA 为为单位正交基底建立空间直角坐标系xyz A -,

则)0,0,0(A )0,0,2(B ,)0,2,0(C ,)4,0,0(1A ,)0,1,1(D ,)4,2,0(1C ∴)4,0,2(1-=A ,)4,1,1(1--=A [来源:学科网ZXXK]

∴10

103182018

,cos 11==>=

103 (2))0,2,0(= 是平面1ABA 的的一个法向量

设平面1ADC 的法向量为),,(z y x =,∵)0,1,1(=,)4,2,0(1=AC 由1,AC ⊥⊥

∴?

??=+=+0420z y y x 取1=z ,得2,2=-=x y ,∴平面1ADC 的法向量为)1,2,2(-=m 设平面1ADC 与1ABA 所成二面角为θ

∴32324,cos cos =?-==><=θ, 得3

5sin =θ ∴平面1ADC 与1ABA 所成二面角的正弦值为3

5 6.(2013年高考湖南(文))如图2.在直菱柱ABC-A 1B 1C 1中,∠BAC=90°,AB=AC=

,AA 1=3,D 是BC 的中点,点E 在菱BB 1上运动.

(I) 证明:AD⊥C 1E;

(II) 当异面直线AC,C 1E 所成的角为60°时,求三菱子C 1-A 2B 1E 的体积.

【答案】解: (Ⅰ) 11C CBB AD E 面为动点,所以需证因为⊥.

AD BB ABC AD ABC BB C B A ABC ⊥??⊥∴-11111,面且面是直棱柱

AD BC BC D ABC RT ⊥∴?的中点,为是等腰直角且又 .

.1111111E C AD C CBB E C C CBB AD B BB BC ⊥??⊥?=?面且面由上两点,且(证毕) (Ⅱ)660,//111111=???=∠∴AE E C A RT E C A A C CA 中,在 .

的高

是三棱锥是直棱柱中,在1111111111.2C B A E EB C B A ABC EB E B A RT -∴-=?? .3

232213131111111111111的体积为所以三棱锥E B A C EB S V V C B A C B A E E B A C -?=??=??==?-- 7.(2011年高考北京理)如图1-6,在四棱锥P -ABCD 中,PA ⊥平面ABCD ,底面ABCD 是菱形,AB =2,∠BAD =60°.(1)求证:BD ⊥平面PAC ;(2)若PA =AB ,求PB 与AC 所成角的余弦值;(3)当平面PBC 与平面PDC 垂直时,求PA 的长.(只做(2)问)

【解答】 (1)证明:因为四边形ABCD 是菱形,所以AC ⊥BD .又因为PA ⊥平面ABCD ,

所以PA ⊥BD ,所以BD ⊥平面PAC .

(2)设AC ∩BD =O .因为∠BAD =60°,PA =AB =2,所以BO =1,AO =CO = 3.

如图,以O 为坐标原点,OB 、OC 所在直线及点O 所在且与PA 平行的直线分别为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系O -xyz ,则P (0,-3,2),A (0,-3,0),B (1,0,0),C (0,3,0).

图1-7

所以PB →=(1,3,-2),AC →=(0,2

3,0).设PB 与AC 所成角为θ,则 cos θ=??????PB →·AC →|PB →||AC →|=6

22×23=6

4.

(3)由(2)知BC →=(-1,3,0).设P (0,-3,t )(t >0),则BP →=(-1,-3,t ).

设平面PBC 的法向量m =(x ,y ,z ),则BC →·m =0,BP →·m =0.

所以????? -x +3y =0,

-x -3y +tz =0,令y =3,则x =3,z =6t ,所以m =? ????3,3,6t . 同理,可求得平面PDC 的法向量n =?

????-3,3,6t . 因为平面PBC ⊥平面PDC ,

所以m ·n =0,即-6+36t 2=0.解得t = 6.

所以当平面PBC 与平面PDC 垂直时,PA =

6. 8.(2011年高考天津)如图1-8所示,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,H 是正方形AA 1B 1B

的中心,AA 1=22,C 1H ⊥平面AA 1B 1B ,且C 1H = 5.(只做(1)问)

(1)求异面直线AC 与A 1B 1所成角的余弦值;

(2)求二面角A -A 1C 1-B 1的正弦值;

(3)设N 为棱B 1C 1的中点,点M 在平面AA 1B 1B 内,且MN ⊥平面A 1B 1C 1,求线段BM 的长.

(1)由于AC ∥A 1C 1.故∠C 1A 1B 1是异面直线AC 与A 1B 1所成的角.

因为C 1H ⊥平面AA 1B 1B ,又H 为正方形AA 1B 1B 的中心,AA 1=2

2,C 1H =5,可

得A 1C 1=B 1C 1=3.

图1-10

因此cos ∠C 1A 1B 1=A 1C 21+A 1B 21-B 1C 21

2A 1C 1·A 1B 1=2

3.

所以异面直线AC 与A 1B 1所成角的余弦值为2

3.

(2)连接AC 1,易知AC 1=B 1C 1.又由于AA 1=B 1A 1,A 1C 1=A 1C 1,所以△AC 1A 1≌△B 1C 1A 1.过点A 作AR ⊥A 1C 1于点R ,连接B 1R ,于是B 1R ⊥A 1C 1.故∠ARB 1为二面角A -A 1C 1-B 1的平面角.

在Rt △A 1RB 1中,B 1R =A 1B 1·sin∠RA 1B 1=22·1-? ?????232=2143.连接AB 1,在△ARB 1中,AB 1=4,AR =B 1R ,cos ∠ARB 1=

AR 2+B 1R 2-AB 212AR ·B 1R =-27,从而sin ∠ARB 1=357. 所以二面角A -A 1C 1-B 1的正弦值为357

. (3)因为MN ⊥平面A 1B 1C 1,所以MN ⊥A 1B 1,取HB 1中点D ,连接ND .由于N 是棱B 1C 1

中点,所以ND ∥C 1H 且ND =12C 1H =52

.又C 1H ⊥平面AA 1B 1B ,所以 ND ⊥平面AA 1B 1B .故ND ⊥A 1B 1.又MN ∩ND =N ,所以A 1B 1⊥平面MND .连接MD 并延长交A 1B 1于点E ,则ME ⊥A 1B 1.故ME ∥AA 1.

DE AA 1=B 1E B 1A 1=B 1D B 1A =14,得DE =B 1E =22,延长EM 交AB 于点F ,可得BF =B 1E =2

2.连接NE .在Rt △ENM 中,ND ⊥ME .故ND 2=DE ·DM .所以DM =ND 2DE =52

4.可得FM =

24.连接BM ,在Rt △BFM 中.

BM =FM 2+BF 2=104.

9.(2012年高考(上海文))如图,在三棱锥P -ABC 中,PA ⊥底面ABC ,D 是

PC 的中点.已知∠BAC =

2π,AB=2,AC=23, PA=2.求: P

A

B C

D

(1)三棱锥P -ABC 的体积;

(2)异面直线BC 与AD 所成的角的大小(结果用反三

角函数值表示).

[解](1)323221

=??=?ABC S , 三棱锥P -ABC 的体积为 3343131232=??=?=?PA S V ABC

(2)取PB 的中点E ,连接DE 、AE ,则 ,ED ∥BC ,所以∠ADE (或其补角)是异面直线 BC 与AD 所成的角 在三角形ADE 中,DE=2,AE=2,AD=2,

432222

2222cos ==∠??-+ADE ,所以∠ADE =43arccos .

因此,异面直线BC 与AD 所成的角的大小是4

3arccos

点线面之间的位置关系基础练习练习题复习.doc

精品 文 档 点、线、面之间的位置关系及线面平行应用练习 1、 平面L =?βα,点βαα∈∈∈C B A ,,,且L C ∈,又R L AB =?,过 A 、 B 、 C 三点确定的平面记作γ,则γβ?是( ) A .直线AC B .直线B C C .直线CR D .以上都不对 2、空间不共线的四点,可以确定平面的个数是( ) A .0 B .1 C .1或4 D .无法确定 3、在三角形、四边形、梯形和圆中,一定是平面图形的有 个 4、正方体1111D C B A ABCD -中,P 、Q 分别为11,CC AA 的中点,则四边形PBQ D 1是( ) A .正方形 B .菱形 C .矩形 D .空间四边形 5、在空间四边形ABCD 中,点E 、F 、G 、H 分别为AB 、BC 、CD 、DA 的中点,若AC=BD , 且BD AC ⊥,则四边形EFGH 为 6、下列命题正确的是( ) A . 若βα??b a ,,则直线b a ,为异面直线 B . 若βα??b a ,,则直线b a ,为异面直线 C . 若?=?b a ,则直线b a ,为异面直线 D . 不同在任何一个平面内的两条直线叫异面直线 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 8、过直线L 外两点作与直线L 平行的平面,可以作( ) A .1个 B .1个或无数个 C .0个或无数个 D .0个、1个或无数个 9、b a //,且a 与平面α相交,那么直线b 与平面α的位置关系是( ) A .必相交 B .有可能平行 C .相交或平行 D .相交或在平面内 10、直线与平面平行的条件是这条直线与平面内的( ) A .一条直线不相交 B .两条直线不相交 C .任意一条直线不相交 D .无数条直线不相交 11、如果两直线b a //,且//a 平面α,则b 与平面α的位置关系是( ) A .相交 B .α//b C .α?b D .α//b 或α?b 12、已知直线a 与直线b 垂直,a 平行于平面α,则b 与平面α的位置关系是( ) A .α//b B .α?b C .b 与平面α相交 D .以上都有可能 13、若直线a 与直线b 是异面直线,且//a 平面α,则b 与平面α的位置关系是( ) A .α//b B .b 与平面α相交 C .α?b D .不能确定 14、已知//a 平面α,直线α?b ,则直线a 与直线b 的关系是( ) A .相交 B .平行 C .异面 D .平行或异面

知识讲解_空间点线面的位置关系(基础)

空间点线面的位置关系 【考纲要求】 (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、定理和已经获得的结论证明一些空间图形的位置关系的简单命题。 【知识网络】 【考点梳理】 考点一、平面的基本性质 1、平面的基本性质的应用 (1)公理1:可用来证明点在平面内或直线在平面内; (2)公理2:可用来确定一个平面,为平面化作准备或用来证明点线共面; (3)公理3:可用来确定两个平面的交线,或证明三点共线,三线共点。 2、平行公理主要用来证明空间中线线平行。 3、公理2的推论: (1)经过一条直线和直线外一点,有且只有一个平面; (2)经过两条相交直线,有且只有一个平面; (3)经过两条平行直线,有且只有一个平面。 4、点共线、线共点、点线共面 空间点线面位置关系 三个公理、三个推论 平面 平行直 异面直相交直公理4及等角定理 异面直线所成的角 异面直线间的距离 直线在平面内 直线与平面平行 直线与平面相交 空间两条直 概念 垂斜 空间直线 与平面 空间两个平面 两个平面平行 两个平面相交 三垂线定理 直线与平面所成的角

(1)点共线问题 证明空间点共线问题,一般转化为证明这些点是某两个平面的公共点,再根据公理3证明这些点都在这两个平面的交线上。 (2)线共点问题 证明空间三线共点问题,先证两条直线交于一点,再证明第三条直线经过这点,把问题转化为证明点在直线上。 要点诠释:证明点线共面的常用方法 ①纳入平面法:先确定一个平面,再证明有关点、线在此平面内; ②辅助平面法:先证明有关的点、线确定平面α,再证明其余元素确定平面β,最后证明平面α、β重合。 考点二、直线与直线的位置关系 (1)位置关系的分类 ???? ??? ?相交直线共面直线平行直线 异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点 (2)异面直线所成的角 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 ’ 所成的锐角(或直角)叫做异面直线a 与b 所成的角(或夹角). ②范围:02 π?? ??? , 要点诠释:证明两直线为异面直线的方法: 1、定义法(不易操作) 2、反证法:先假设两条直线不是异面直线,即两直线平行或相交,由假设的条件出发,经过严密的推理,导出矛盾,从而否定假设肯定两条直线异面。此法在异面直线的判定中经常用到。 3、客观题中,也可用下述结论: 过平面外一点和平面内一点的直线,与平面内不过该点的直线是异面直线,如图:

空间直线与直线的位置关系(教学案)

青岛市中等职业学校信息化教学设计比赛 教学案 参赛人: 王立广 参赛单位: 青岛幼儿师范学校

课题:10.2空间两条直线的位置关系 学习目标: 1、知识与技能 (1)理解空间两条直线的位置关系。 (2)会用平面衬托来画异面直线。 (3)掌握并会应用平行公理。 (4)会用异面直线所成的角的定义找出或作出异面直线所成的角,会在直角三角形中求简单异面直线所成的角。 2、过程与方法 在直线的位置关系的判断过程中,掌握借助平面判断空间两条直线的位置关系的方法; 3、情感态度与价值观 (1).让学生感受到掌握空间两直线关系的必要性,提高学生的学习兴趣。 (2).增强动态意识,培养学生观察、对比、分析的思维,通过平移转化渗透数学中的化归及辩证唯物主义思想。 (3).通过探究增强学生的合作意识、动脑意识和动手能力。 学习重点:异面直线的判断; 学习难点:异面直线所成角的推证与求解。 教具准备:学生学案一份、多媒体、合作探究配套教学模型(正方体)、手工制作模型 一、课前导学 平面内两条直线的位置关系有:、。其中相交直线有 个公共点;平行直线公共点。 【问题引导】在同一个平面内,两条直线要么平行,要么相交,不平行的两直线一定相交,在空间内任意两条直线这个结论是否还成立? 【实例观察】观察下列两个图形,螺母与十字路口----立交桥,AB, CD所在直线平行吗?相交吗?) 二、新课导学A B D

1.异面直线的定义: 我们把 叫做异面直线。 【问题引导】你认为异面直线的定义中,关键字有哪些?为什么? 2.空间两直线的位置关系 按平面基本性质分?? ???? ?????? 不同在任何平面内 在同一平面内 按公共点个数分?? ? ? ?? ??????没有公共点有一个公共点 【合作探究】 1.在正方体ABCD -EFGH 中,和AE 相交、平行、异面的直线分别有哪些? (学生快速对照模型寻找答案,然后收起模型,看图回答。) 2.如图是一个正方体的展开图,如果将它还原为正方体, 那么 AB , CD , EF , GH 这四条线段所在直线是异面直线的有 对? (学生以小组为单位,对照课前准备好的正方体模型,进行合 作讨论,找出异面直线。教师通过几何画板展示此图还原的过程,与学生一起订正他们的答案) 【问题引导】你是怎么判断直线的位置关系的?怎么判断两直线是否是异面直线的? 3.异面直线的判断 经过 一点和 一点的直线,和 的直线是异面直线。 【问题引导】异面直线的判断需要平面的辅助,怎么寻找辅助的平面呢? 4.异面直线的画法 说明:画异面直线时,为了体现它们不共面的特点。常借助一个或两个平面来衬托。下列三 A D C B E G H C

(完整word版)空间点线面之间位置关系知识点总结,推荐文档

高中空间点线面之间位置关系知识点总结 第一章 空间几何体 (一)空间几何体的结构特征 (1)多面体——由若干个平面多边形围成的几何体. 旋转体——把一个平面图形绕它所在平面内的一条定直线旋转形成的封闭几何体。其中,这条定直线 称为旋转体的轴。 (2)柱,锥,台,球的结构特征 1.1棱柱——有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这 些面所围成的几何体叫做棱柱。 1.2圆柱——以矩形的一边所在的直线为旋转轴,其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫圆柱. 2.1棱锥——有一个面是多边形,其余各面是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的几何体叫做棱锥。 2.2圆锥——以直角三角形的一直角边所在的直线为旋转轴,其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫圆锥。 3.1棱台——用一个平行于底面的平面去截棱锥,我们把截面与底面之间的部分称为棱台. 3.2圆台——用平行于圆锥底面的平面去截圆锥,底面与截面之间的部分叫做圆台. 4.1球——以半圆的直径所在直线为旋转轴,半圆旋转一周形成的旋转体叫做球体,简称球. (二)空间几何体的三视图与直观图 1.投影:区分中心投影与平行投影。平行投影分为正投影和斜投影。 2.三视图——正视图;侧视图;俯视图;是观察者从三个不同位置观察同一个空间几何体而画出的图形;画三视图的原则: 长对齐、高对齐、宽相等 3.直观图:直观图通常是在平行投影下画出的空间图形。 4.斜二测法:在坐标系'''x o y 中画直观图时,已知图形中平行于坐标轴的线段保持平行性不变,平行于x 轴(或在x 轴上)的线段保持长度不变,平行于y 轴(或在y 轴上)的线段长度减半。 重点记忆:直观图面积=原图形面积 (三)空间几何体的表面积与体积 1、空间几何体的表面积 ①棱柱、棱锥的表面积: 各个面面积之和 ②圆柱的表面积 ③圆锥的表面积2S rl r ππ=+ ④圆台的表面积22S rl r Rl R ππππ=+++ ⑤球的表面积24S R π= ⑥扇形的面积公式213602 n R S lr π==扇形(其中l 表示弧长,r 表示半径) 2、空间几何体的体积 ①柱体的体积 V S h =?底 ②锥体的体积 1 3 V S h =?底 ③台体的体积 1 )3 V S S S S h =+ +?下下上上( ④球体的体积 343 V R π= 第二章 直线与平面的位置关系 2.1空间点、直线、平面之间的位置关系 2.1.1 1 平面含义:平面是无限延展的 2 平面的画法及表示 (1)平面的画法:水平放置的平面通常画成一个平行四边形,锐角画成450,且横边画成邻边的2倍长(如图) (2)平面通常用希腊字母α、β、γ等表示,如平面α、平面β等,也可以用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面AC 、平面ABCD 等。 3 三个公理: (1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内 符号表示为 A ∈L B ∈L => L α A ∈α B ∈α 公理1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。 符号表示为:A 、B 、C 三点不共线 => 有且只有一个平面α, 使A ∈α、B ∈α、C ∈α。 公理2作用:确定一个平面的依据。 (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。 符号表示为:P ∈α∩β =>α∩β=L ,且P ∈L 公理3作用:判定两个平面是否相交的依据 2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系 1 空间的两条直线有如下三种关系: 相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点; 平行直线:同一平面内,没有公共点; 异面直线: 不同在任何一个平面内,没有公共点。 2 公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行。 符号表示为:设a 、b 、c 是三条直线 a ∥b c ∥b 强调:公理4实质上是说平行具有传递性,在平面、空间这个性质都适用。 公理4作用:判断空间两条直线平行的依据。 3 等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补 4 注意点: ① a'与b'所成的角的大小只由a 、b 的相互位置来确定,与O 的选择无关,为简便,点O 一般取在两直线中的一条上; ② 两条异面直线所成的角θ∈(0, ); ③ 当两条异面直线所成的角是直角时,我们就说这两条异面直线互相垂直,记作a ⊥b ; ④ 两条直线互相垂直,有共面垂直与异面垂直两种情形; ⑤ 计算中,通常把两条异面直线所成的角转化为两条相交直线所成的角。 2.1.3 — 2.1.4 空间中直线与平面、平面与平面之间的位置关系 1、直线与平面有三种位置关系: D C B A α L A · α C · B · A · α P · α L β 共面直线 =>a ∥c 2π2π2π2r rl S +=

(精编)点线面之间的位置关系测试题)

点、直线、平面之间的位置关系 一、选择题 1. 若是平面外一点,则下列命题正确的是( ) ( A )过只能作一条直线与平面相交 ( B )过可作无数条直线与平面 垂直 (C )过只能作一条直线与平面平行 (D )过可作无数条直线与平面平行 2.设l 、m 为直线,α为平面,且l ⊥α,给出下列命题 ① 若m ⊥α,则m ∥l ;②若m ⊥l ,则m ∥α;③若m ∥α,则m ⊥l ;④若m ∥l ,则m ⊥α, 其中真命题... 的序号是 ( ) A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④ 3.设正四棱锥S —ABCD 的侧棱长为2,底面边长为3,E 是SA 的中点,则异面直线BE 与SC 所成的角是 ( ) A .30° B .45° C .60° D .90° 4.如图所示,在正方形ABCD 中, E 、 F 分别是AB 、BC 的中点.现在沿DE 、DF 及EF 把△ADE 、△CDF 和△BEF 折起,使A 、B 、C 三点重合,重合后的点记为P .那么,在四面体P —DEF 中,必有 ( ) 5.下列说法正确的是( ) A .若直线平行于平面内的无数条直线,则 B .若直线在平面外,则 C .若直线,,则 D .若直线,,则直线就平行于平面内的无数条直线 6.在下列条件中,可判断平面与平面平行的是( ) A .、都垂直于平面 B .内存在不共线的三点到平面的距离相等 C .、是内两条直线,且, D .、是两条异面直线,且,,, 7.已知直线a ∥平面α,直线b ?α,则a 与b 的关系为( ) A .相交 B .平行 C .异面 D .平行或异面1.设M 表示平面,a 、b 表示直线,给出下列四个命题: ①M b M a b a ⊥????⊥// ②b a M b M a //????⊥⊥ ③????⊥⊥b a M a b ∥M ④????⊥b a M a //b ⊥M . 其中正确的命题是 ( ) A.①② B.①②③ C.②③④ D.①②④ 8.把正方形ABCD 沿对角线AC 折起,当点D 到平面ABC 的距离最大时, 直线BD 和平面ABC 所成角的大小为 ( ) A . 90 B . 60 C . 45 D . 30 第4题图

空间中直线与直线之间的位置关系(附答案)

空间中直线与直线之间的位置关系 [学习目标] 1.会判断空间两直线的位置关系.2.理解两异面直线的定义,会求两异面直线所成的角.3.能用公理4解决一些简单的相关问题. 知识点一空间中两条直线的位置关系 1.异面直线 (1)定义:不同在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线. 要点分析:①异面直线的定义表明:异面直线不具备确定平面的条件.异面直线既不相交,也不平行. ②不能误认为分别在不同平面内的两条直线为异面直线.如图中,虽然 有a?α,b?β,即a,b分别在两个不同的平面内,但是因为a∩b=O, 所以a与b不是异面直线. (2)画法:画异面直线时,为了充分显示出它们既不平行也不相交,即不共面的特点,常常需要画一个或两个辅助平面作为衬托,以加强直观性、立体感.如图所示,a与b为异面直线. (3)判断方法 方法内容 定义法依据定义判断两直线不可能在同一平面内 定理法过平面外一点与平面内一点的直线和平面内不经过该点的直线为异面直线(此结论可作为定理使用) 反证法假设这两条直线不是异面直线,那么它们是共面直线(即假设两条直线相交或平行),结合原题中的条件,经正确地推理,得出矛盾,从而判定假设“两条直线不

是异面直线”是错误的,进而得出结论:这两条直线是异面直线 2.空间中两条直线位置关系的分类 (1)按两条直线是否共面分类 ?? ? 共面直线??? ?? 相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点 平行直线:同一平面内,没有公共点异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点 (2)按两条直线是否有公共点分类 ??? 有且仅有一个公共点——相交直线 无公共点? ?? ?? 平行直线异面直线 思考 (1)分别在两个平面内的两条直线一定是异面直线吗? (2)两条垂直的直线必相交吗? 答 (1)不一定.可能相交、平行或异面. (2)不一定.可能相交垂直,也可能异面垂直. 知识点二 公理4(平行公理) 文字语言 平行于同一条直线的两条直线互相平行,这一性质叫做空间平行线的传递性 符号语言 ? ??? ?a ∥c b ∥c ?a ∥b 图形语言 知识点三 空间等角定理 1.定理

点线面位置关系(知识点加典型例题)

2.1空间中点、直线、平面之间的位置关系 2.1空间点、直线、平面之间的位置关系 1、教学重点和难点 重点:空间直线、平面的位置关系。 难点:三种语言(文字语言、图形语言、符号语言)的转换 2、三个公理: (1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内 符号表示为 A ∈L B ∈L => L α ,A ∈α ,B ∈α 公理1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。 符号表示为:A 、B 、C 三点不共线 => 有且只有一个平面α, 使A ∈α、B ∈α、C ∈α。 公理2作用:确定一个平面的依据。 推论:① 一条直线和其外一点可确定一个平面 ②两条相交直线可确定一个平面 ③两条平行直线可确定一个平面 (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。 符号表示为:P ∈α∩β =>α∩β=L ,且P ∈L 公理3作用:判定两个平面是否相交的依据 (4)公理 4:平行于同一条直线的两条直线平行 等角定理:如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行且方向相同,那么L A · α C · B · A · α P · α L β

2、空间两条不重合的直线有三种位置关系:相交、平行、异面 3、异面直线所成角θ的范围是 00<θ≤900 2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系 1 空间的两条直线有如下三种关系: 相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点; 平行直线:同一平面内,没有公共点; 异面直线: 不同在任何一个平面内,没有公共点。 2 公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行。 符号表示为:设a 、b 、c 是三条直线 a ∥ b c ∥b 强调:公理4实质上是说平行具有传递性,在平面、空间这个性质都适用。 公理4作用:判断空间两条直线平行的依据。 3 等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补 4 注意点: ① a'与b'所成的角的大小只由a 、b 的相互位置来确定,与O 的选择无关,为简便,点O 一般取在两直线中的一条上; ② 两条异面直线所成的角θ∈(0,); ③ 当两条异面直线所成的角是直角时,我们就说这两条异面直线互相垂直,记作a ⊥b ; ④ 两条直线互相垂直,有共面垂直与异面垂直两种情形; ⑤ 计算中,通常把两条异面直线所成的角转化为两条相交直线所成的角。 共面直线 =>a ∥c 2

高中数学空间点线面之间的位置关系讲义

2.1空间点、直线、平面之间的位置关系 一、平面 1 平面含义: 2 平面的画法及表示 (1)平面的画法:水平放置的平面通常画成一个平行四边形,锐角画成450 ,且横边画成邻边的2倍长(如图) (2)平面通常用希腊字母α、β、γ等表示,如平面α、平面β等,也可以用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面AC 、平面ABCD 等。 二、三个公理: 三、空间直线、平面之间的位置关系 D C B A α

四、等角定理: 五、异面直线所成的角 1.定义: 2.范围: 3.图形表示 4.垂直: 六、典型例题

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 ,,,,,,,, 2.一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 3.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 4.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 5.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 6.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 7.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 。 8.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 (把符合要求的命题序号填上) 9.已知长方体1111D C B A ABCD -中,M 、N 分别是1BB 和BC 的中点,AB=4,AD=2,1521=BB ,求异面直线D B 1与MN 所成角的余弦值。 10.正方体1111ABCD A B C D -中,E 、F 分别为11D C 和11B C 的中点,P 、Q 分别为AC 与BD 、11A C 与EF 的交点. (1)求证:D 、B 、F 、E 四点共面;(2)若1A C 与面DBFE 交于点R ,求证:P 、Q 、R 三点共线.

点线面位置关系知识点小结(可编辑修改word版)

点线面位置关系知识点小结

a α α 考纲要求 了解空两条直线的位置关系,掌握两条直线平行与垂直的判定定理和性质定理,掌握两条直线所成的角和距离的概念 了解空间直线和平面的位置关系,掌握直线和平面平行的判定定理 和性质定理,理解直线和平面垂直的判定定理和性质定理,掌握斜线 在平面上的射影、直线和平面所成的角、直线和平面的距离的概念, 了解三垂线定理及其逆定理 了解平面与平面的位置关系,掌握两个平面平行的判定定理和性质定理。掌握二面角、二面角的平面角、两个平面间的距离的概念,掌握两个平面垂直的判定定理和性质定理 (1) 空间中直线与平面、平面与平面之间的位置关系 a a ?, a = A , a // a α A

a ? ? (2) 直线与平面平行判定定理: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。 简记为:线线平行,则线面平行。 a α 符号表示: b β => a∥α a∥b 两个平面平行的判定定理:一个平面内的两条交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行。 符号表示: a β b β a∩b = a∥ α b∥α0 β∥α (3) 直线与平面、平面与平面平行性质 〖直线与平面平行的性质定理〗 一条直线与一个平面平行,则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行. a // a ? ? ? ? a // b = b ? 平面与平面平行的性质定理:当两个平行平面和第三个平面都相交时,两条交线平行。简言之,“面面平行,则线线平行.” 用符号语言表示性质定理: / / } ? a / /b α b P ?= a ,?= b

点线面之间的位置关系的知识点总结

高中空间点线面之间位置关系知识点总结 第二章直线与平面的位置关系 2.1空间点、直线、平面之间的位置关系 2.1.1 1平面含义:平面是无限延展的 2平面的画法及表示 (1)平面的画法:水平放置的平面 通常画成一个平行四边形,锐角画成45°,且横边画成邻边的 2倍长(如图) (2)平面通常用希腊字母a、B、Y等表示,如平面a、平面B等,也可以 用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面AC平面ABCD等。 3 三个公理: (1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内符号表示为 公理1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。符号表示为:A B、C三点不共线=> 有且只有一个平面a, 使A€a、B€a、C€a。 公理2作用:确定一个平面的依据。 (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。符号表示为:P€aQB => aPp =L,且P€ L 公理3作用:判定两个平面是否相交的依据 2.1.2空间中直线与直线之间的位置关系 1空间的两条直线有如下三种关系: f相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点; 共面直线 Y l平行直线:同一平面内,没有公共点; 异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点同一条直线的两条直线互相平行。 符号表示为:设a、b、c是三条直线 强调:公理4实质上是说平行具有传递性,在平面、空间这个性质都适用公理4作用:判断空间两条直线平行的依据。3等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补 4注意点: ①a'与b'所成的角的大小只由a、b的相互位置来确定,与0的选择无关,为简便,点0 —般取在两直线中的一条上; ②两条异面直线所成的角(0,); ③当两条异面直线所成的角是直角时,我们就说这两条异面直线互相垂直,记作a丄b; a// b 2公理4:平行 =>a // c

【练习】高中数学空间中点线面的位置关系练习题

空间中点线面的位置关系练习题 1、下列有关平面的说法正确的是( ) A 一个平面长是10cm ,宽是5cm B 一个平面厚为1厘米 C 平面是无限延展的 D 一个平面一定是平行四边形 2、已知点A 和直线a 及平面α,则: ①αα???∈A a a A , ② αα∈??∈A a a A , ③αα????A a a A , ④αα???∈A a a A , 其中说法正确的个数是( ) A.0 B.1 C.2 D.3 3、下列图形不一定是平面图形的是( ) A 三角形 B 四边形 C 圆 D 梯形 4、三个平面将空间可分为互不相通的几部分( ) A.4、6、7 B.3、4、6、7 C.4、6、7、8 D.4、6、8 5、共点的三条直线可确定几个平面 ( ) A.1 B.2 C.3 D.1或3 6、正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,P 、Q 、R 分别是AB 、 AD 、1B 1C 1的中点,则,正方体的过P 、Q 、R 的截面图形是 ( ) A 三角形 B 四边形 C 五边形 D 六边形 7、三个平面两两相交,交线的条数可能有———————————————— 8、不共线的四点可以确定——————————————————个平面。 9、下列说法①若一条直线和一个平面有公共点,则这条直线在这个平面内②过两条相交直线A Q B 1 R C B D P A 1 C 1 D 1 ? ? ?

的平面有且只有一个③若两个平面有三个公共点,则两个平面重合④两个平面相交有且只有一条交线⑤过不共线三点有且只有一个平面,其中正确的有——————————— 10、空间两条互相平行的直线指的是( ) A.在空间没有公共点的两条直线 B.分别在两个平面内的两条直线 C.分别在两个不同的平面内且没有公共点的两条直线 D.在同一平面内且没有公共点的两条直线 11、分别和两条异面直线都相交的两条直线一定是( ) A 异面直线 B 相交直线 C 不平行直线 D 不相交直线 12、正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,与直线BD 异面且成600角的面对角线有( )条。 A 4 B 3 C 2 D 1 13、设A 、B 、C 、D 是空间四个不同的点,下列说法中不正确的是( ) A.若AC 和BD 共面,则AD 与BC 共面 B.若AC 和BD 是异面直线,则AD 与BC 是异面直线 C.若AB =AC ,DB =DC ,则AD =BC D.若AB =BC =CD =DA ,则四边形ABCD 不一定是菱形 14、空间四边形SABC 中,各边及对角线长都相等,若E 、 F 分别为SC 、AB 的中点,那么异面直线EF 与SA 所成的角 为( ) A 300 B 450 C 600 D 900 15、和两条平行直线中的一条是异面直线的直线,与另一条直线的位置关系是———————————————————— 16、设c b a 、、表示直线,给出四个论断:①b a ⊥②c c ⊥③c a ⊥④c a //,以其中任意两个为条件,另外的某一个为结论,写出你认为正确的一个命题—————————————————— S C A B E F

点线面位置关系(知识点加典型例题)

2.1空间中点、直线、平面之间的位置关系 2.1空间点、直线、平面之间的位置关系 1、教学重点和难点 重点:空间直线、平面的位置关系。 难点:三种语言(文字语言、图形语言、符号语言)的转换 2、三个公理: (1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内 符号表示为 A ∈L B ∈L => L α ,A∈α ,B ∈α 公理1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。 符号表示为:A 、B 、C 三点不共线 => 有且只有一个平面α, 使A ∈α、B ∈α、C ∈α。 公理2作用:确定一个平面的依据。 推论:① 一条直线和其外一点可确定一个平面 ②两条相交直线可确定一个平面 ③两条平行直线可确定一个平面 (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。 符号表示为:P∈α∩β =>α∩β=L,且P ∈L 公理3作用:判定两个平面是否相交的依据 (4)公理 4:平行于同一条直线的两条直线平行 等角定理:如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行且方向相同,那么这两个角相等. 2、空间两条不重合的直线有三种位置关系:相交、平行、异面 L A · α C · B · A · α P · α L β

3、异面直线所成角θ的范围是 00 <θ≤900 2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系 1 空间的两条直线有如下三种关系: 相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点; 平行直线:同一平面内,没有公共点; 异面直线: 不同在任何一个平面内,没有公共点。 2 公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行。 符号表示为:设a 、b 、c 是三条直线 a ∥ b c∥b 强调:公理4实质上是说平行具有传递性,在平面、空间这个性质都适用。 公理4作用:判断空间两条直线平行的依据。 3 等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补 4 注意点: ① a'与b'所成的角的大小只由a 、b的相互位置来确定,与O的选择无关,为简便,点O 一般取在两直线中的一条上; ② 两条异面直线所成的角θ∈(0,); ③ 当两条异面直线所成的角是直角时,我们就说这两条异面直线互相垂直,记作a⊥b ; ④ 两条直线互相垂直,有共面垂直与异面垂直两种情形; ⑤ 计算中,通常把两条异面直线所成的角转化为两条相交直线所成的角。 2.1.3 — 2.1.4 空间中直线与平面、平面与平面之间的位置关系 1、直线与平面有三种位置关系: (1)直线在平面内 —— 有无数个公共点 共面直线 =>a ∥c 2

点线面之间的位置关系的知识点汇总

点线面之间的位置关系的知识点汇总

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高中空间点线面之间位置关系知识点总结 第二章 直线与平面的位置关系 2.1空间点、直线、平面之间的位置关系 2.1.1 1 平面含义:平面是无限延展的 2 平面的画法及表示 (1)平面的画法:水平放置的平面通常画成一个平行四边形,锐角画成450 ,且横边画成邻边的2倍长(如图) (2)平面通常用希腊字母α、β、γ等表示,如平面α、平面β等,也可以用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面AC 、平面ABCD 等。 3 三个公理: (1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内 符号表示为 A ∈L B ∈L => L α A ∈α B ∈α 公理1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。 符号表示为:A 、B 、C 三点不共线 => 有且只有一个平面α, 使A ∈α、B ∈α、C ∈α。 公理2作用:确定一个平面的依据。 (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。 符号表示为:P ∈α∩β =>α∩β=L ,且P ∈L 公理3作用:判定两个平面是否相交的依据 2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系 1 空间的两条直线有如下三种关系: 相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点; 平行直线:同一平面内,没有公共点; 异面直线: 不同在任何一个平面内,没有公共点同一条直线的两条直线互相平行。 符号表示为:设a 、b 、c 是三条直线 a ∥b 。 2 公理4:平行于 c ∥b 强调:公理4实质上是说平行具有传递性,在平面、空间这个性质都适用。 公理4作用:判断空间两条直线平行的依据。 3 等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补 4 注意点: ① a'与b'所成的角的大小只由a 、b 的相互位置来确定,与O 的选择无关,为简便,点O 一般取在两直线中的一条上; ② 两条异面直线所成的角θ∈(0, ); ③ 当两条异面直线所成的角是直角时,我们就说这两条异面直线互相垂直,记作a ⊥b ; ④ 两条直线互相垂直,有共面垂直与异面垂直两种情形; D C B A α L A · α C · B · A · α P · α L β 共面=>a ∥2

空间中点线面位置关系(经典)

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

高中数学空间点线面之间的位置关系的知识点总结(1)

高中空间点线面之间位置关系知识点总结 2.1空间点、直线、平面之间的位置关系 2.1.1 1 平面含义:平面是无限延展的 2 平面的画法及表示 (1)平面的画法:水平放置的平面通常画成一个平行四边形,锐角画成450,且横边画成邻边的2倍长(如图) (2)平面通常用希腊字母α、β、γ等表示,如平面α、平面β等,也可以用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面AC 、平面ABCD 等。 3 三个公理: (1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内 符号表示为 A ∈L B ∈L => L α A ∈α B ∈α 公理1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。 符号表示为:A 、B 、C 三点不共线 => 有且只有一个平面α, 使A ∈α、B ∈α、C ∈α。 公理2作用:确定一个平面的依据。 D C B A α L A · α C · B · A · α

(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。 符号表示为:P ∈α∩β =>α∩β=L ,且P ∈L 公理3作用:判定两个平面是否相交的依据 2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系 1 空间的两条直线有如下三种关系: 相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点; 平行直线:同一平面内,没有公共点; 异面直线: 不同在任何一个平面内,没有公共点。 2 公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行。 符号表示为:设a 、b 、c 是三条直线 a ∥ b c ∥b 强调:公理4实质上是说平行具有传递性,在平面、空间这个性质都适用。 公理4作用:判断空间两条直线平行的依据。 3 等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补 4 注意点: ① a'与b'所成的角的大小只由a 、b 的相互位置来确定,与O 的选择无关,为 简便,点O 一般取在两直线中的一条上; ② 两条异面直线所成的角θ∈(0, ); ③ 当两条异面直线所成的角是直角时,我们就说这两条异面直线互相垂直,记作a ⊥b ; P · α L β 共面直线 =>a ∥c 2

空间两条直线的位置关系

空间两条直线的位置关系 知识点一空间两条直线的位置关系 1.异面直线 ⑴定义:不同在任何一个平面内的两直线叫做异面直线。 ⑵特点:既不相交,也不平行。 ⑶理解:①“不同在任何一个平面内”,指这两条直线永不具备确定平面的条件,因此, 异面直线既不相交,也不平行,要注意把握异面直线的不共面性。 ②“不同在任……”也可以理解为“任何一个平面都不可能同时经过这两条直线”。 ③不能把异面直线误解为分别在不同平面内的两条直线为异面直线.也就是说,在两 个不同平面内的直线,它们既可以是平行直线,也可以是相交直线. 2.空间两条直线的位置关系 ⑴相交——在同一平面内,有且只有一个公共点; ⑵平行——在同一平面内,没有公共点; ⑶异面——不同在任何个平面内,没有公共点. 例1、正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别为棱C1D1、C1C的中点,有以下四个结论: ①直线AM与CC1是相交直线;②直线AM与BN是平行直线; ③直线BN与MB1是异面直线;④直线AM与DD1是异面直线. 其中正确的结论为________.(注:把你认为正确的结论的序号都填上) 答案:③④ 例2、异面直线是指____. ①空间中两条不相交的直线;②分别位于两个不同平面内的两条直线; ③平面内的一条直线与平面外的一条直线;④不同在任何一个平面内的两条直线. 变式1、一个正方体中共有对异面直线.

变式1、如图E 、F 、G 、H 是平面四边形ABCD 四边中点,四边形EFGH 的形状是平行四 边形吗?为什么?如果将ABCD 沿着对角线BD 折起就形成空间四边形ABCD ,那么四边形 EFGH 的形状还是平行四边形吗? 知识点三 异面直线 1、 异面直线的画法:为了充分显示出它们既不平行又不相交的特点,常常需要以辅助平面 作为衬托,以加强直观性,如下图(l),若画成如下图(2)的情形,就分不开了,千万不能 画成(2)的图形。 画平面衬托时,通常画成下图中的情形。 2、异面直线的判定 ⑴异面直线判定定理:过平面内一点与平面外一点的直线,和这个平面内不经过该点的直 线是异面直线. ⑵判定两条直线为异面直线的常用方法有: ①定义法:不同在任一平面内的两条直线. ②定理法:过平面内一点与平面外一点的直线,和这个平面内不经过该点的直线为异面 直线. ③推论法:一条异面直线上两点与另一条异面直线上两点所连成的两条直线为异面直线. ④反证法:反证法是证明立体几何问题的一种重要方法,证明步骤有三步:一是提出与 结论相反的假设;二是由此假设推出与题目条件或某一公理、定理或某一已 被证明是正确的命题相矛盾结果;三是推翻假设,从而肯定与假设相反的结 论,即命题的结论成立, 3、异面直线所成的角 a 与 b 是异面直线,经过空间任意一点O ,作直线a′∥a ,b ′//b ,直线a′和b ′所成的锐角 (或直角)叫做异面直线a ,b 所成的角.如下图所示. A B D E F G H A B C D E F G H 折

空间点线面的位置关系及公理

1.四个公理 公理1: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这个平面内(即直线在平面内). 公理2:经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面(即可以确定一个平面). 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通过这个点的公共直线. 公理4:平行于同一条直线的两条直线平行. 2.直线与直线的位置关系 (1)位置关系的分类 ????? 共面直线??? 平行直线相交直线异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点 (2)异面直线所成的角 ①定义:过空间任意一点P 分别引两条异面直线a ,b 的平行线l 1,l 2(a ∥l 1,b ∥l 2),这两条相交直线所成的锐角(或直角)叫作异面直线a ,b 所成的角(或夹角). ②范围:(] 0,π2. 3.直线与平面的位置关系有直线在平面内、直线与平面相交、直线与平面平行三种情况. 4.平面与平面的位置关系有平行、相交两种情况. 5.等角定理 空间中,如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补. 【知识拓展】 1.唯一性定理

(2)过直线外一点有且只有一个平面与已知直线垂直. (3)过平面外一点有且只有一个平面与已知平面平行. (4)过平面外一点有且只有一条直线与已知平面垂直. 2.异面直线的判定定理 经过平面内一点的直线与平面内不经过该点的直线互为异面直线. 【思考辨析】 判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)如果两个不重合的平面α,β有一条公共直线a,就说平面α,β相交,并记作α∩β=a.() (2)两个平面α,β有一个公共点A,就说α,β相交于过A点的任意一条直线.() (3)两个平面ABC与DBC相交于线段BC.() (4)经过两条相交直线,有且只有一个平面.() (5)没有公共点的两条直线是异面直线.() 1.下列命题正确的个数为() ①梯形可以确定一个平面; ②若两条直线和第三条直线所成的角相等,则这两条直线平行; ③两两相交的三条直线最多可以确定三个平面; ④如果两个平面有三个公共点,则这两个平面重合. A.0 B.1 C.2 D.3 2.(2016·浙江)已知互相垂直的平面α,β交于直线l.若直线m,n满足m∥α,n⊥β,则() A.m∥l B.m∥n C.n⊥l D.m⊥n 3.(2016·合肥质检)已知l,m,n为不同的直线,α,β,γ为不同的平面,则下列判断正确的是() A.若m∥α,n∥α,则m∥n B.若m⊥α,n∥β,α⊥β,则m⊥n C.若α∩β=l,m∥α,m∥β,则m∥l D.若α∩β=m,α∩γ=n,l⊥m,l⊥n,则l⊥α 4.(教材改编)如图所示,已知在长方体ABCD-EFGH中,AB=23,AD=23,AE=2,则BC和EG所成角的大小是______,AE和BG所成角的大小是________.

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