高中数学第一章立体几何初步1.4.2空间图形的公理二课件北师大版必修2

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•(2)求证角相等:一是用等角定理;二是用三角形全 等或相似.
【训练 1】 在空间四边形 ABCD 中,如 图所示,AABE=AAHD,CCFB=CCGD,则 EH 与 FG 的位置关系是________.
解析 连接 BD,如图. ∵AAEB=AAHD, ∴EH∥BD, 又∵CCFB=CCGD, ∴FG∥BD, ∴EH∥FG. 答案 平行
• 答案 D
• 3.在四棱锥P-ABCD中,各棱所在的直线互相 异面的有________对.
• 解析 以底边所在直线为准进行考察,因为四 边形ABCD是平面图形,4条边在同一平面内,不 可能组成异面直线,而每一边所在直线能与2条 侧棱组成2对异面直线,所以共有4×2=8(对)异 面直线.
• 答案 8
•由AB=CD,知EG=FG,∴△EFG为等腰三角形. •当∠EGF=30°时,∠GEF=75°; •当∠EGF=150°时,∠GEF=15°. •故EF与AB所成的角为15°或75°.
•规律方法 (1)异面直线一般依附于某几何体,所以 在求异面直线所成的角时,首先将异面直线平移成 相交直线,而定义中的点O常选取两异面直线中其 中一个线段的端点或中点或几何体中的某个特殊 点. •(2)求异面直线所成的角的一般步骤: •①作角:平移成相交直线. •②证明:用定义证明前一步的角为所求. •③计算:在三角形中求角的大小,但要注意异面直 线所成的角的范围.
•所以QD綊C1F. •所以四边形DQC1F为平行四边形. •所以C1Q綊FD. •又因为B1E綊C1Q,所以B1E綊FD. •所以四边形B1EDF为平行四边形.
•规律方法 (1)空间两条直线平行的证明:一是定义 法:即证明两条直线在同一个平面内且两直线没有 公共点;二是利用平面图形的有关平行的性质,如 三角形中位线,梯形,平行四边形等关于平行的性 质;三是利用公理4:找到一条直线,使所证的直线 都与这条直线平行.
• 题型二 异面直线的判断
• 【例2】 如图,在正方体ABCD-
• A′B′C′D′中.哪些棱所在
• 直线与直线BA′是异面直线?
• 解 由异面直线的定义可知,棱AD、DC、 CC′、DD′、D′C′、B′C′所在直线分别与直线BA′是 异面直线.
•规律方法 判断两直线是否为异面直线,只需判断 它们是否相交、平行.只要既不相交,也不平行, 就是异面直线.
•方法二 在其中一条直线上任取一点(如在b上任取 一点)O,过点O作另一条直线的平行线(如过点O作 a′∥a),则两条直线相交所成的锐角(或直角)为异面 直线所成的角(如b与a′所成的角),然后通过解三角 形等方法求角(如图).
• 【预习评价】
• (1)分别在两个平面内的两条直线一定是异面直 线吗?
•解析
序号 结论
理由
(1) 平行 因为A1D1綊BC,所以四边形A1BCD1为平行四边形, 所以A1B∥D1C
(2) 异面
A1B与B1C不同在任何一) 异面
AB与B1C不同在任何一个平面内
答案 (1)平行 (2)异面 (3)相交 (4)异面
互动 探究
题型三 异面直线所成的角
• 证明 设Q是DD1的中点, • 连接EQ,QC1. • 因为E是AA1的中点, • 所以EQ綊A1D1.
•又因为在矩形A1B1C1D1中,A1D1綊B1C1, •所以EQ綊B1C1. •所以四边形EQC1B1为平行四边形.所以B1E綊C1Q. •又因为Q,F分别是矩形DD1C1C两边D1D,C1C的中 点,
在等腰△MEF 中,取 EF 的中点 N,
连接 MN,则 MN⊥EF.
又因为 EF=
3a,所以
EN=
3 2 a.
故有
sin∠EMN=EEMN =
3 2.
所以∠EMN=60°,所以∠EMF=2∠EMN=120°.
因为∠EMF=120°>90°,
所以 AD,BC 所成的角为∠EMF 的补角,
即 AD 和 BC 所成的角为 60°.
• 提示 (1)不一定.可能相交、平行或异面.
• (2)在长方体A1B1C1D1-ABCD中, • BC1∥AD1,则“直线BC1与直线 • BC所成的角”,与“直线AD1与 • 直线BC所成的角”是否相等?
• 提示 相等.
• 题型一 公理4与等角定理的应用
• 【 棱 四边例A1A形1】,.C1EC,的F中分点别,是求长证方:体四A边BC形D-B1EAD1BF1C是1D平1行的
• 4.如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,
• 异面直线A1B与AD1所成的角为________.

解析 连接BC1,A1C1,∵BC1∥AD1,
• ∴异面直线A1B与AD1所成的角即为直
• 线A1B与BC1所成的角.

在△A1BC1中,A1B=BC1=A1C1,
• ∴∠A1BC1=60°,
• (1)公理4在平面内和空间中均成立.
()

• (2)多条直线平行于同一条直线,则这些直√线
互相平行.( )
•知识点二 空间等角定理 •1.定理
文字 空间中,如果两个角的两条边分别对应平行,那么这两 语言 个角相等或互补
符号 OA∥O′A′,OB∥O′B′⇒∠AOB=∠A′O′B′或 语言 ∠AOB+∠A′O′B′=180°
• 3.如果两条异面直线所成的角是直角,就说这 两条异面直线互相垂直.两条互相垂直的异面直 线a,b,记作a⊥b.
• 4.异面直线所成的角的求法
• 方法一 在空间任取一点O,过点O分别作 a′∥a,b′∥b,则a′与b′所成的锐角(或直角)为异面 直线a与b所成的角,然后通过解三角形等方法求 角.
•作异面直线所成的角.可通过多种方法平移产生, 主要有三种方法:①直接平移法(可利用图中已有的 平行线);②中位线平移法;③补形平移法(在已知 图形中,补作一个相同的几何体,以便找到平行线).
编后语
老师上课都有一定的思路,抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路,这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
• 【 训 练 2】 如 图 所 示 , 在 正 方 体 ABCD - A1B1C1D1中,判断下列直线的位置关系:
• (1)直线A1B与直线D1C的位置关系是________; • (2)直线A1B与直线B1C的位置关系是________;
• (3)直线D1D与直线D1C的位置关系是________; • (4)直线AB与直线B1C的位置关系是________.
• 故异面直线A1B与AD1所成的角为60°.
• 答案 60°
• 5.如图,已知E,F,G,H分别是空间四 • 边形ABCD的边AB,BC,CD,DA的中点. • (1)求证:E,F,G,H四点共面; • (2)若四边形EFGH是矩形,求证:AC⊥BD.
•证明 (1)在△ABD中, •∵E,H分别是AB,AD的中点, •∴EH∥BD. •同理FG∥BD,则EH∥FG. •故E,F,G,H四点共面. •(2)由(1)知EH∥BD,同理AC∥GH. •又∵四边形EFGH是矩形, •∴EH⊥GH.故AC⊥BD.
图形 语言
作用
判断或证明两个角相等或互补
• 2.推广
• 如果两条相交直线与另两条相交直线分别平行, 那么这两组直线所成的锐角(或直角)相等.
• 【预习评价】 (正确的打“√”,错误的打“×”)
• (1)如果两条直线和第三条直线成等角,那么这
两条直线平行.
()
×
• (2)如果一个角的两边和另一个角的两边分别
【探究 4】 空间四边形 ABCD 中,AB=CD 且 AB 与 CD 所成的角 为 30°,E,F 分别为 BC,AD 的中点,求 EF 与 AB 所成角的大 小. 解 取 AC 的中点 G,连接 EG,FG, 则 EG 綊12AB,GF 綊12CD.
故直线 GE,EF 所成的锐角即为 AB 与 EF 所成的角, 直线 GE,GF 所成的锐角即为 AB 与 CD 所成的角. ∵AB 与 CD 所成的角为 30°,∴∠EGF=30°或 150°.
(3)要特别注意平移所得的角可能是异面直线所成的角的补角,这是
由异面直线所成角的范围是0°,90°决定的.
课堂达标 1.若空间四边形 ABCD 的两条对角线 AC,BD 的长分别是 8,12,
则过 AB 的中点 E 且平行于 BD,AC 的截面四边形的周长为( ) A.10 B.20 C.8 D.4 解析 设截面四边形为 EFGH,E,F,G,H 分别是 AB,BC, CD,DA 的中点,∴EF=GH=12AC=4,FG=HE=12BD=6,∴ 周长为 2×(4+6)=20. 答案 B
平行且方向相同,那么这两个角相等. ()

• (3)如果一个角的两边和另一个角的两边分别
垂直,那么这两个角互补.
×
()
• 知识点三 异面直线所成的角
• 1.概念:已知两条异面直线a,b,经过空间任 一点O作直线a′∥a,b′∥b,我们把a′与b′所成的 锐角(或直角)叫作异面直线a与b所成的角.
• 2.异面直线所成的角θ的取值范围:0°<θ≤90°.
• 2.若a和b是异面直线,b和c是异面直线,则a和 c的位置关系是
()
• A.平行
B.异面
• C.相交 或异面
D.平行、相交
• 解析 可借助长方体来判断.如图,
• 在长方体ABCD-A′B′C′D′中,
• A′D′所在直线为a,AB所在直线
• 为b,已知a和b是异面直线,b和c是
• 异面直线,则c可以是长方体ABCD-A′B′C′D′ 中的B′C′,CC′,DD′.故a和c可以平行、相交或异 面.
且 EG=12CD,GF=12AB. 所以∠GFE 就是 EF 与 AB 所成的角或其补角,EG=GF. 因为 AB⊥CD, 所以 EG⊥GF.所以∠EGF=90°. 所以△EFG 为等腰直角三角形. 所以∠GFE=45°,即 EF 与 AB 所成的角为 45°.
【探究 3】 在空间四边形 ABCD 中,AD=BC=2a,E,F 分别是 AB,CD 的中点,EF= 3a,求异面直线 AD,BC 所成的角. 解 如图,取 BD 的中点 M.由题意,知 EM 为△BAD 的中位线, 所以 EM∥AD 且 EM=12AD. 同理,MF∥BC 且 MF=12BC. 所以 EM=a,MF=a,且∠EMF (或其补角)为所求角.
• 课堂小结
• 1.判定两直线的位置关系的依据就在于两直线 平行、相交、异面的定义.很多情况下,定义就 是一种常用的判定方法.
• 2.在研究异面直线所成角的大小时,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.将空间问题向平面问题转化,这是我们学习 立体几何的一条重要的思维途径.需要强调的是, 两条异面直线所成角的范围为(0°,90°],解题时 经常结合这一点去求异面直线所成角的大小.
4.2 空间图形的公理(二)
•学习目标 1.掌握公理4及等角定理(重点);2.掌握 异面直线所成角的概念及异面直线垂直的概念,能
求出一些较特殊的异面直线所成的角(重、难点).
• 知识点一 公理4
文字语言 平行于同一条直线的两条直线平行
符号语言
ba∥∥cc⇒a∥b
图形语言
• 【预习评价】 (正确的打“√”,错误的打“×”)
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题,有的要求回答,有的则是自问自答。一般来说,老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键,若能抓住老师提出的问题深入思考,就可以抓住老师的思路。
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的,若把自己预习时所理解过的知识 逻辑结构与老师的讲解过程进行比较,便可以抓住老师的思路。
• 【 直线探B究A11与】CC在1所正成方的体角A为BCD-A1B1C1D1中,异面 ()
• A.30° B.45° C.60° D.90°
•B的解B角1析∥,C故C如1为,图4故,5°∠在. B正1B方A体1就A是BC异D面-直A1线B1BCA1D1与1中C,C1所成 •答案 B
• 【探究2】 如图所示,在空间四边形 • ABCD中,AB=CD,AB⊥CD,E,F • 分别为BC,AD的中点,求EF和AB所 • 成的角. • 解 如图,取BD的中点G,连接EG,FG. • 因为E,F分别为BC,AD的中点, • AB=CD, • 所以EG∥CD,GF∥AB,
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