【最新】版高中全程复习方略配套课件:7.2空间图形的基本关系与公理(北师大版·数学理)

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②C,D,F,E四点是否共面?为什么?
【解题指南】(1)根据确定平面的公理及推论进行判断. (2)①证明BC、GH平行且相等即可;②证明EF∥CH,由此构 成平面,再证点D在该平面上. 【规范解答】(1)选B.①假设其中有三点共线,则该直线和直线 外的另一点确定一个平面.这与四点不共面矛盾,故其中任意三 点不共线,所以①正确.②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;④ 不正确,因为此时所得的四边形的四条边可以不在一个平面上, 如空间四边形.
【规范解答】(1)假设直线ME与BN共面, 则AB 平面MBEN,且平面MBEN与平面DCEF交于EN. 由已知,两正方形不共面,故AB 平面DCEF. 又AB∥CD,所以AB∥平面DCEF. 线EN为平面MBEN与平面DCEF的交线, 所以AB∥EN.又AB∥CD∥EF, 所以EN∥EF,这与EN∩EF=E矛盾,故假设不成立. 所以ME与BN不共面,它们是异面直线.
【反思·感悟】解决此类问题常出现的错误是不善于挖掘题中 的条件,不能将问题适当地转化;另外,图形复杂、空间想象 力不够、分析问题不到位等,也是常出现错误的原因.
异面直线所成的角 【方法点睛】 1.求异面直线所成的角的方法 一般有三种类型:利用图中已有的平行线平移;利用特殊点 (线段的端点或中点)作平行线平移;补形平移. 2.求异面直线所成角的步骤 (1)作:通过作平行线,得到相交直线; (2)证:证明相交直线所成的角为异面直线所成的角; (3)算:通过解三角形,求出该角.
【反思·感悟】点共线和线共点问题,都可转化为点在直线上 的问题来处理,实质上是利用公理3,证明点在两平面的交线 上,解题时要注意这种转化思想的运用.
空间中两直线的位置关系 【方法点睛】判定直线位置关系的方法 空间中两直线位置关系的判定,主要是异面、平行和垂直的判 定,对于异面直线,可采用直接法或反证法;对于平行直线, 可利用三角形(梯形)中位线的性质及线面平行的性质;对于垂 直关系,往往利用线面垂直的性质来解决. 【提醒】在空间中两直线的三种位置关系中,验证异面直线及 其所成角是考查的热点.
④依次首尾相接的四条线段必共面.
正确命题的个数是( )
(A)0 (B)1
(C)2
(D)3
(2)如图,平面ABEF⊥平面ABCD,四边形ABEF与ABCD都是直角
梯形,∠BAD=∠FAB=90°,BC∥AD且BC= 1 AD,BE∥AF且BE=
2
1 AF,G,H分别为FA,FD的中点.
2
①证明:四边形BCHG是平行四边形;
(3)两个不重合的平面可把空间分成________部分. 【解析】当两平面平行时可分为3部分;当两平面相交时分为4 部分. 答案:3或4
2.空间图形的公理及等角定理
文字语言
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__)
3.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 l1,l2,这两条相交直线所成的_锐__角__(_或__直__角__)_就是异面直线a,b 所成的角. 如果两条异面直线所成的角是__直__角__,则称这两条直线互相垂 直. (2)范围:(0, ] .
2
【即时应用】 (1)思考:不相交的两条直线是异面直线吗?不在同一平面内 的直线是异面直线吗? 提示:不一定.因为两条直线没有公共点,这两直线可能平行 也可能异面;因为不同在任何一个平面内的直线为异面直线, 故该结论不一定正确.
【例3】(1)如图,已知两个正方形ABCD和DCEF不在同一平面内, M,N分别为AB,DF的中点.求证:直线ME与BN是两条异面直 线.
(2)(2012·西安模拟)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. 【解题指南】(1)采用反证法证明;(2)取AC中点P,连接PM, PN,利用三角形中位线性质可得PM∥AB,PN∥CD,从而得 ∠MPN的大小,然后解三角形可得所求角.
()
④两个Hale Waihona Puke 重合的平面ABC与DBC相交于线段BC
()
【解析】根据平面的性质公理3可知①对;对于②,其错误在 于“任意”二字上;对于③,错误在于α∩β=A上;对于④, 应为平面ABC和平面DBC相交于直线BC. 答案:①√ ②× ③× ④×
(4)平面α,β相交,在α,β内各取两点,这四点都不在交线 上,这四点能确定________个平面. 【解析】如果这四点在同一平面内,那么确定一个平面;如果 这四点不共面,则任意三点可确定一个平面,所以可确定四 个. 答案:1或4
A
(2)如图,取AC的中点P.连接PM、PN,
N
则PM∥AB,且PM1 = AB.
2
PN∥CD,且PN1= CD,
2
B
P D
所以∠MPN为AB与CD所成的角(或所
M
成角的补角).
C
则∠MPN=60°或∠MPN=120°,
若∠MPN=60°,
因为PM∥AB,所以∠PMN是AB与MN所成的角(或所成角的
【例2】如图,在四面体ABCD中,截面PQMN是正方形,则在下 列命题中,错误的为( ) (A)AC⊥BD (B)AC∥截面PQMN (C)AC=BD (D)异面直线PM与BD所成的角为45°
【解题指南】结合图形,根据有关的知识逐一进行判断.注意 本题选择的是错误选项! 【规范解答】选C.因为四边形PQMN为正方形,所以PQ∥MN, 又 PQ 平面ADC,MN 平面ADC,所以PQ∥平面ADC. 又平面BAC∩平面DAC=AC,所以PQ∥AC. 同理可证QM∥BD.由PQ∥AC,QM∥BD,PQ⊥QM可得 AC⊥BD,故A 正确;由PQ∥AC可得AC∥截面PQMN,故B正确;异面直线 PM与
(2)和两条异面直线都相交的两条直线的位置关系是________. 【解析】画出图形分析.
图①中,AB、CD与异面直线a、b都相交,此时AB、CD异面; 图②中,AB、AC与异面直线a、b都相交,此时AB、CD相交. 答案:异面或相交
平面的基本性质及其应用 【方法点睛】考查平面基本性质的常见题型及解法 (1)判断所给元素(点或直线)是否能确定唯一平面,关键是分 析所给元素是否具有确定唯一平面的条件,此时需要利用公理 2及其推论.
(3)判断下列说法的正误.(请在括号中填写“√”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
()
②两个不重合的平面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
()
③两个不重合的平面α,β有一个公共点A,就说α,β相交于A
点,并记作α∩β=A
第二节 空间图形的基本关系与公理
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三年9考 高考指数:★★★ 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.
1.点、线、面的位置关系是本节的重点,也是高考的热点. 2.从考查形式看,以考查点、线、面的位置关系为主,同时考 查逻辑推理能力和空间想象能力. 3.从考查题型看,多以选择题、填空题的形式考查,有时也出 现在解答题中,一般难度不大,属低中档题.
1.空间图形的基本位置关系 (1)空间点与直线的位置关系有两种:_点__在__直__线__上__和_点__在__直___ __线__外__. (2)空间点与平面的位置关系有两种:_点__在__平__面__内__和_点__在__平___ _面__外___.
(3)空间两条直线的位置关系有三种: ①平行直线:在_同__一__个__平__面__内,而且没有_公__共__点__的两条直线. ②相交直线:__只__有__一__个__公__共__点__的两条直线. ③异面直线:_不__同__在__任__何__一__个__平__面__内___的两条直线. (4)空间直线与平面的位置关系有三种: ①直线在平面内:直线和平面有__无__数__个__公共点. ②直线和平面相交:直线和平面__只__有__一__个___公共点. ③直线和平面平行:直线和平面__没__有___公共点.
(2)①由题设知,FG=GA,FH=HD,
所以GH∥AD且GH1 = AD,
2
又BC∥AD且BC1= AD,
2
故GH∥BC且GH=BC,
所以四边形BCHG是平行四边形.
②C,D,F,E四点共面.理由如下: 由BE∥AF且BE=1 AF,G是FA的中点知,
2
BE∥GF且BE=GF, 所以四边形EFGB是平行四边形, 所以EF∥BG. 由①知BG∥CH,所以EF∥CH, 故EC,FH共面. 又点D在直线FH上,所以C,D,F,E四点共面.
平行于同一条直线
公理4 的两条直线_平__行__
等角 定理
空间中,如果两个 角的两条边分别对 应平行,那么这两 个角相等或互补
图形语言
符号语言
若A∈α,A∈β, 则_α__∩__β__=_l且__A_∈__l_
若a∥b,b∥c, 则__a_∥__c__
若AO∥A′O′, BC∥_B_′__O_′__,则 ∠AOB=∠A′O′B′, ∠AOC和∠A′O′B′ 互补
补角).
(2)证明点或线共面问题,一般有两种途径:①首先由所给条 件中的部分线(或点)确定一个平面,然后再证其余的线(或点) 在这个平面内;②将所有条件分为两部分,然后分别确定平面, 再证两平面重合. (3)证明点共线问题,一般有两种途径:①先由两点确定一条 直线,再证其他各点都在这条直线上;②直接证明这些点都在 同一条特定直线上.
【即时应用】 (1)思考:①公理1、2、3的作用分别是什么? ②你能说出公理2的几个推论吗? 提示:①公理1的作用:(ⅰ)判断直线在平面内;(ⅱ)由直线在 平面内判断直线上的点在平面内. 公理2的作用:确定平面的依据,它提供了把空间问题转化为 平面问题的条件.
公理3的作用:(ⅰ)判定两平面相交;(ⅱ)作两平面的交线; (ⅲ)证明点共线. ②公理2的三个推论为: (ⅰ)经过一条直线和这条直线外的一点,有且只有一个平面; (ⅱ)经过两条相交直线,有且只有一个平面; (ⅲ)经过两条平行直线,有且只有一个平面.
(4)证明线共点问题,常用的方法是:先证其中两条直线交于 一点,再证其他直线经过该点.
【例1】(1)(2012·太原模拟)给出以下四个命题
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;
(5)空间平面与平面的位置关系有两种: ①平行平面:两个平面__没__有___公共点. ②相交平面:两个平面不重合,并且__有___公共点.
【即时应用】 (1)思考:若a α,b β,则a,b就一定是异面直线吗? 提示:不一定,可能存在平面γ,使a γ,b γ. (2)思考:垂直于同一条直线的两条直线的位置关系是怎样 的? 提示:可能平行,可能相交,也可能异面.
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)
图形语言
符号语言
若A l, Bl, A ,B ,
则 _l___α__
若A、B、C三点不共 线,则_有__且__只__有__一 个平面α使A∈α, B∈α,C∈α
文字语言
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
(2)判断下列说法是否正确.(请在括号中填写“√”或“×”)
①经过三点确定一个平面
()
②梯形可以确定一个平面
()
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 ( )
【解析】经过不共线的三点可以确定一个平面,∴①不正确; 两条平行线可以确定一个平面,∴②正确; 两两相交的三条直线可以确定一个或三个平面, ∴③正确;命题④中没有说清三个点是否共线, ∴④不正确. 答案:①× ②√ ③√ ④×
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