点线面位置关系知识点梳理及经典例题带解析
2023年高中数学基础知识梳理及基础题型归纳-立体几何模块-第二节 点、线、面的位置关系

第二节点、线、面的位置关系【知识点5】平面的概念及点、线、面之间的位置关系2. 点、线、面之间的位置关系点、直线、平面之间的基本位置关系及语言表达1.平面的概念(1)平面的概念:广阔的草原、平静的湖面都给我们以平面的形象.和点、直线一样,平面也是从现实世界中抽象出来的几何概念.(2)平面的画法:一般用水平放置的正方形的直观图作为平面的直观图一个平面被另一个平面遮挡住,为了增强立体感,被遮挡部分用虚线画出来.(3)平面的表示方法平面通常用希腊字母α,β,γ…表示,也可以用平行四边形的两个相对顶点的字母表示,如图中的平面α、平面AC等.3.平面的基本性质【典例讲解】类型一、符号表示问题【例1】(点、直线、平面之间的位置关系的符号表示)如图,用符号表示下列图形中点、直线、平面之间的位置关系.【反思】(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.【变式1】若点A在直线b上,b在平面β内,则点A,直线b,平面β之间的关系可以记作________.(填序号)①A∈b∈β;②A∈b⊂β;③A⊂b⊂β;④A⊂b∈β.【变式2】空间两两相交的三条直线,可以确定的平面数是______.【思考1】在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P,Q,R分别是AB,AD,B1C1的中点,那么正方体经过P,Q,R的截面图形是________.【变式1】如图,直角梯形ABDC中,AB∥CD,AB>CD,S是直角梯形ABDC所在平面外一点,画出平面SBD和平面SAC的交线.类型二、点线共面问题【例2】(点线共面)如图,已知:a⊂α,b⊂α,a∩b=A,P∈b,PQ∥a,求证:PQ⊂α.【变式1】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.【反思】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,另一些直线在另一个平面内,再证明两个平面重合.【变式2】已知l1∩l2=A,l2∩l3=B,l1∩l3=C,如图所示.求证:直线l1,l2,l3在同一平面内.类型三,点共线、线共点问题【例3】(点共线)如图,在正方体ABCD—A1B1C1D1中,设线段A1C与平面ABC1D1交于点Q,求证:B,Q,D1三点共线.【反思】证明多点共线通常利用公理2,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直线上.【变式1】已知△ABC在平面α外,其三边所在的直线满足AB∩α=P,BC∩α=Q,AC∩α=R,如图所示.求证:P,Q,R三点共线.【变式2】若直线l 与平面α相交于点O ,A ,B ∈l ,C ,D ∈α,且AC ∥BD ,则O ,C ,D 三点的位置关系是________.【例4】(线共点问题)如图所示,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E 为AB 的中点,F 为AA 1的中点.求证:CE ,D 1F ,DA 三线交于一点.【反思】 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.【变式1】如图,已知D ,E 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________.【变式2】如图所示,在空间四边形ABCD 中,E ,F 分别是AB 和CB 上的点,G ,H 分别是CD 和AD 上的点,且AE EB =CF FB =1,AH HD =CGGD=2.求证:EH ,BD ,FG 三条直线相交于同一点.【知识点6】空间两条直线的位置关系典型例题异面直线的判断【例1】(1)在四棱锥P—ABCD中,各棱所在的直线互为异面的有________对.(2)如图是一个正方体的展开图,如果将它还原成正方体,那么AB,CD,EF,GH这四条线段所在直线是异面直线的有几对?分别是哪几对?【反思】(1)判断空间中两条直线位置关系的关键点①建立空间观念,全面考虑两条直线平行、相交和异面三种位置关系,特别关注异面直线.②重视正方体等常见几何体模型的应用,会举例说明两条直线的位置关系.(2)判定两条直线是异面直线的方法1.在同一平面内,两条直线位置关系:平行与相交.空间中,既不平行又不相交的两条直线叫做异面直线。
点线面位置关系知识点梳理及经典例题带解析

【知识梳理】(1)四个公理公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内。
符号语言:,,,A l B l A B l ααα∈∈∈∈ ⇒ ∈且。
公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面。
三个推论:① 经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面 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,有且只有一个平面它给出了确定一个平面的依据。
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(两个平面的交线)。
符号语言:,,P P l P l αβαβ∈∈⇒=∈且。
公理4:(平行线的传递性)平行与同一直线的两条直线互相平行。
符号语言://,////a l b l a b ⇒且。
(2)空间中直线与直线之间的位置关系1.概念 异面直线及夹角:把不在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线。
已知两条异面直线,a b ,经过空间任意一点O 作直线//,//a a b b '',我们把a '与b '所成的角(或直角)叫异面直线,a b 所成的夹角。
(易知:夹角范围090θ<≤︒)定理:空间中如果一个角的两边分别与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补。
(注意:会画两个角互补的图形)2.位置关系:⎧⎧⎪⎨⎨⎩⎪⎩相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点;共面直线平行直线: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(3)空间中直线与平面之间的位置关系直线与平面的位置关系有三种://l l A l ααα⊂⎧⎪=⎧⎨⎨⎪⎩⎩直线在平面内()有无数个公共点直线与平面相交()有且只有一个公共点直线在平面外直线与平面平行()没有公共点(4)空间中平面与平面之间的位置关系平面与平面之间的位置关系有两种://l αβαβ⎧⎨=⎩两个平面平行()没有公共点两个平面相交()有一条公共直线直线、平面平行的判定及其性质 1.内容归纳总结 ,//b P a βα=⇒//,a bαββ⊂=,//a b a bγγ==⇒直线、平面平垂直的判定及其性质 1.内容归纳总结 (一)基本概念1.直线与平面垂直:如果直线l 与平面α内的任意一条直线都垂直,我们就说直线l 与平面α垂直,记作l α⊥。
点线面间的位置关系知识点总结(含题)(

点线面间的位置关系知识点总结一、三个公理公理1如果一条直线上的两点在一个平面内,那么_________________________________________公理2:过________________________ 的三个点,有且只有一个平面公理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_____________________________二、空间两条直线间的位置关系分类为:______________ , ______________ ,_______________ ;其中__________ , _________ 合称为______________三、空间直线与平面间的位置关系分类为:__________________ ,____________ ,__________________ ;其中__________ , _________ 合称为______________四、空间平面与平面间的位置关系分类为:______________ ,当两个平面成90。
时,属于____________ 关系常用证明技巧一、线面平行列1 (2IH1年怀化楓蝌)如图所示*已知几0是单位止方WABCn-A^.C^的面A^BA和面』肮2>的中心*求证:卩总〃平面ncr^n.练习1. 正方形ABCD与正方形ABEF所在平面相交于AB,在AE、BD上各有一点P、Q且AP = DQ. 求证:PQ//平面BCE.2・妇匿,四棱链/一乩噸一平面所裁*截面为平厅四边形吕他求证,m/zz面日捌3* (加10年彌考■陕丙雜)如图’在四棱饰P ABCD中.底血ABCD^矩形「只4 丄平SLUJC/h .lP-.Ltf, BP-IiC-1, E, F分别&l f B T PC 的中点.门)证明* EF//平血知";卩)求二棱锥E—.【号「的休枳匚(2)1/3二、线面垂直1、(2006年北京卷)如图,在底面为平行四边形的四棱锥P ABCD中,AB 点E是PD的中点•(I)求证:AC PB ; (n)求证:PB〃平面AEC ;2、( 2006年浙江卷)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面为直角梯形BAD=90 ° ,PA丄底面ABCD,且PA= AD=AB=2BC,M、N 分别为PC、PB 求证:PB丄DM;3、(2006年福建卷)如图,四面体ABCD中,0、E分别是BD、BC的中点,CA(I)求证:AO 平面BCD;AC , PA 平面ABCD,且PA AB , CB CD BD 2, AB AD . 2.,AD // BC, /的中点•ADOE4、( 2006年重庆卷)如图,在四棱锥P—ABCD中,PA 底面ABCD, PC、DAB 为直角,AB II CD,AD=CD=24B,E、F 分另U为CD的中点.(I)试证:CD 平面BEF;5、(全国H ?理?9题)如图,在四棱锥SCS-ABCD中,底面ABCD为正方形,侧棱SD丄底面ABCD , E、F分别是AB、的中点。
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l ,m 相交于Al ,m 都在平面α内且平行l ,m 异面(不同在任何一个平面内,且没有交点)α,β相交于lα,β平行(没有交点)熟悉熟悉:如图所示,平面ABEF 记作平面α,平面ABCD 记作平面β,根据图形填写: (1)A ∈α,B ________α,E ________α,C ________α,D ________α; (2)α∩β=________;(3)A ∈β,B ________β,C ________β,D ________β,E ________β,F ________β; (4)AB ________α,AB ________β,CD ________α,CD ________β,BF ________α,BF ________β.四,立体几何的公理与定理1、公理1:如果一条直线上两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内。
高中数学:点线面关系知识总结和练习(附答案)

//a α//a b点线面位置关系总复习知识梳理一、直线与平面平行 1.判定方法(1)定义法:直线与平面无公共点。
(2)判定定理:(3)其他方法://a αββ⊂ 2.性质定理://a abαβαβ⊂⋂=二、平面与平面平行 1.判定方法(1)定义法:两平面无公共点。
(2)判定定理:////a b a b a b Pββαα⊂⊂⋂=//αβ(3)其他方法:a a αβ⊥⊥//αβ; ////a γβγ//αβ 2.性质定理://a bαβγαγβ⋂=⋂=三、直线与平面垂直(1)定义:如果一条直线与一个平面内的所有直线都垂直,则这条直线和这个平面垂直。
(2)判定方法 ① 用定义.//a b a b αα⊄⊂//a α//a b//a b② 判定定理:a b a cb c A bc αα⊥⊥⋂=⊂⊂a α⊥③ 推论://a a bα⊥b α⊥ (3)性质 ①a b αα⊥⊂a b ⊥ ②a b αα⊥⊥四、平面与平面垂直(1)定义:两个平面相交,如果它们所成的二面角是直线二面角,就说这两个平面互相垂直。
(2)判定定理a a αβ⊂⊥αβ⊥ (3)性质①性质定理la a lαβαβα⊥⋂=⊂⊥αβ⊥ ②lP P A A αβαβαβ⊥⋂=∈⊥垂足为A l ∈ ④lP PA αβαβαβ⊥⋂=∈⊥PA α⊂“转化思想”面面平行 线面平行 线线平行 面面垂直 线面垂直 线线垂直●求二面角1.找出垂直于棱的平面与二面角的两个面相交的两条交线,它们所成的角就是二面角的平面角.2.在二面角的棱上任取一点O,在两半平面内分别作射线OA⊥l,OB⊥l,则∠AOB叫做二面角的平面角例1.如图,在三棱锥S-ABC中,SA⊥底面ABC,AB⊥BC,DE垂直平分SC,且分别交AC于D,交SC于E,又SA=AB,SB=BC,求以BD为棱,以BDE和BDC为面的二面角的度数。
●求线面夹角定义:斜线和它在平面内的射影的夹角叫做斜线和平面所成的角(或斜线和平面的夹角)方法:作直线上任意一点到面的垂线,与线面交点相连,利用直角三角形有关知识求得三角形其中一角就是该线与平面的夹角。
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 ∈LB ∈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LA ·α C ·B·A· α P· αLβ3、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 ∥bc ∥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。
点线面位置关系知识点梳理及经典例题带解析

【知识梳理】(1)四个公理公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内。
符号语言:,,,A l B l A B l ααα∈∈∈∈ ⇒ ∈且。
公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面。
三个推论:① 经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面 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,有且只有一个平面它给出了确定一个平面的依据。
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(两个平面的交线)。
符号语言:,,P P l P l αβαβ∈∈⇒=∈且。
公理4:(平行线的传递性)平行与同一直线的两条直线互相平行。
符号语言://,////a l b l a b ⇒且。
(2)空间中直线与直线之间的位置关系1.概念 异面直线及夹角:把不在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线。
已知两条异面直线,a b ,经过空间任意一点O 作直线//,//a a b b '',我们把a '与b '所成的角(或直角)叫异面直线,a b 所成的夹角。
(易知:夹角范围090θ<≤︒)定理:空间中如果一个角的两边分别与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补。
(注意:会画两个角互补的图形)2.位置关系:⎧⎧⎪⎨⎨⎩⎪⎩相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点;共面直线平行直线: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(3)空间中直线与平面之间的位置关系直线与平面的位置关系有三种://l l A l ααα⊂⎧⎪=⎧⎨⎨⎪⎩⎩直线在平面内()有无数个公共点直线与平面相交()有且只有一个公共点直线在平面外直线与平面平行()没有公共点(4)空间中平面与平面之间的位置关系平面与平面之间的位置关系有两种://l αβαβ⎧⎨=⎩两个平面平行()没有公共点两个平面相交()有一条公共直线直线、平面平行的判定及其性质 1.内容归纳总结 ,//b P a βα=⇒//,a bαββ⊂=,//a b a bγγ==⇒直线、平面平垂直的判定及其性质 1.内容归纳总结 (一)基本概念1.直线与平面垂直:如果直线l 与平面α内的任意一条直线都垂直,我们就说直线l 与平面α垂直,记作l α⊥。
点线面位置关系例题与练习(含答案)

点、线、面的位置关系● 知识梳理 (一).平面公理1:如果一条直线上有两点在一个平面内,那么直线在平面内。
公理2:不共线...的三点确定一个平面. 推论1:直线与直线外的一点确定一个平面. 推论2:两条相交直线确定一个平面. 推论3:两条平行直线确定一个平面.公理3:如果两个平面有一个公共点,那么它们还有公共点,这些公共点的集合是一条直线 (二)空间图形的位置关系1.空间直线的位置关系:相交,平行,异面1.1平行线的传递公理:平行于同一条直线的两条直线互相平行。
1.2等角定理:如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补。
1.3异面直线定义:不同在任何一个平面内的两条直线——异面直线;1.4异面直线所成的角:(1)范围:(]0,90θ∈︒︒;(2)作异面直线所成的角:平移法.2.直线与平面的位置关系: 包含,相交,平行3.平面与平面的位置关系:平行,相交(三)平行关系(包括线面平行,面面平行) 1.线面平行:①定义:直线与平面无公共点.②判定定理:////a b a a b ααα⎫⎪⊄⇒⎬⎪⊂⎭③性质定理:////a a a b b αβαβ⎫⎪⊂⇒⎬⎪=⎭ 2.线面斜交: ①直线与平面所成的角(简称线面角):若直线与平面斜交,则平面的斜线与该斜线在平面内射影的夹角。
范围:[]0,90θ∈︒︒ 3.面面平行:①定义://αβαβ=∅⇒;②判定定理:如果一个平面内的两条相交直线都平行于另一个平面,那么两个平面互相平行; 符号表述:,,,//,////a b ab O a b ααααβ⊂=⇒判定2:垂直于同一条直线的两个平面互相平行.符号表述:,//a a αβαβ⊥⊥⇒.③面面平行的性质:(1)////a a αββα⎫⇒⎬⊂⎭;(2)////a a b b αβαγβγ⎫⎪=⇒⎬⎪=⎭(四)垂直关系(包括线面垂直,面面垂直)1.线面垂直①定义:若一条直线垂直于平面内的任意一条直线,则这条直线垂直于平面。
点线面位置关系(知识点加典型例题)

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2.1.1 空间点、直线、平面之间的位置关系本节主要介绍空间中点、直线、平面之间的位置关系,其中重点是空间直线和平面的位置关系,难点是三种语言(文字语言、图形语言、符号语言)的转换。
在介绍空间点、直线和平面之间的位置关系前,我们需要了解三个公理。
公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内。
符号表示为 A∈L,B∈L =。
Lα,A∈α,B∈α。
公理1的作用是判断直线是否在平面内。
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的作用是确定一个平面的依据。
推论有: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。
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的作用是判定两个平面是否相交的依据。
另外,还有等角定理: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。
在了解了这些公理后,我们可以进一步探讨空间中点、直线和平面之间的位置关系。
空间中两条不重合的直线有三种位置关系:相交、平行、异面。
异面直线所成角θ的范围是<θ≤90°。
2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系在空间中,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)、共面直线、平行直线(同一平面内,没有公共点)和异面直线(不同在任何一个平面内,没有公共点)。
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。
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的作用是判断空间两条直线平行的依据。
另外,等角定理指出,如果空间中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】空间点线面位置关系【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(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a, 再证明其余元素确定平面最后证明平面a 、B 重合。
考点二、直线与直线的位置关系(1)位置关系的分类异面直线: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 0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:0,—2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。
点线面位置关系例题与练习(含答案)

点、线、面的位置关系● 知识梳理 (一).平面公理1:如果一条直线上有两点在一个平面内,那么直线在平面内。
公理2:不共线...的三点确定一个平面. 推论1:直线与直线外的一点确定一个平面. 推论2:两条相交直线确定一个平面. 推论3:两条平行直线确定一个平面.公理3:如果两个平面有一个公共点,那么它们还有公共点,这些公共点的集合是一条直线 (二)空间图形的位置关系1.空间直线的位置关系:相交,平行,异面1.1平行线的传递公理:平行于同一条直线的两条直线互相平行。
1.2等角定理:如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补。
1.3异面直线定义:不同在任何一个平面内的两条直线——异面直线;1.4异面直线所成的角:(1)范围:(]0,90θ∈︒︒;(2)作异面直线所成的角:平移法.2.直线与平面的位置关系: 包含,相交,平行3.平面与平面的位置关系:平行,相交(三)平行关系(包括线面平行,面面平行) 1.线面平行:①定义:直线与平面无公共点.②判定定理:////a b a a b ααα⎫⎪⊄⇒⎬⎪⊂⎭③性质定理:////a a a b b αβαβ⎫⎪⊂⇒⎬⎪=⎭ 2.线面斜交: ①直线与平面所成的角(简称线面角):若直线与平面斜交,则平面的斜线与该斜线在平面内射影的夹角。
范围:[]0,90θ∈︒︒ 3.面面平行:①定义://αβαβ=∅⇒;②判定定理:如果一个平面内的两条相交直线都平行于另一个平面,那么两个平面互相平行; 符号表述:,,,//,////a b ab O a b ααααβ⊂=⇒判定2:垂直于同一条直线的两个平面互相平行.符号表述:,//a a αβαβ⊥⊥⇒.③面面平行的性质:(1)////a a αββα⎫⇒⎬⊂⎭;(2)////a a b b αβαγβγ⎫⎪=⇒⎬⎪=⎭(四)垂直关系(包括线面垂直,面面垂直)1.线面垂直①定义:若一条直线垂直于平面内的任意一条直线,则这条直线垂直于平面。
高中数学必修2第二章点、线、面的位置关系知识点+习题+答案(K12教育文档)

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D CB Aα 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 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1:一条直线与它外一点确定一个平面。
推论2:两条平行直线确定一个平面。
推论3:两条相交直线确定一个平面。
(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2。
高一数学下册《点线面之间的位置关系》常考知识点整理

高一数学下册《点线面之间的位置关系》常考知识点整理1.直线在平面内的判定(1)利用公理1:一直线上不重合的两点在平面内,则这条直线在平面内.(2)若两个平面互相垂直,则经过第一个平面内的一点垂直于第二个平面的直线在第一个平面内,即若α⊥β,a∈α,ab⊥β,则abα.(3)过一点和一条已知直线垂直的所有直线,都在过此点而垂直于已知直线的平面内,即若a∈a,a⊥b,a∈α,b⊥α,则aα.(4)过平面外一点和该平面平行的直线,都在过此点而与该平面平行的平面内,即若pα,p∈β,β∥α,p∈a,a∥α,则aβ.(5)如果一条直线与一个平面平行,那么过这个平面内一点与这条直线平行的直线必在这个平面内,即若a∥α,a∈α,a∈b,b∥a,则bα.2.存在*和唯一*定理(1)过直线外一点与这条直线平行的直线有且只有一条;(2)过一点与已知平面垂直的直线有且只有一条;(3)过平面外一点与这个平面平行的平面有且只有一个;(4)与两条异面直线都垂直相交的直线有且只有一条;(5)过一点与已知直线垂直的平面有且只有一个;(6)过平面的一条斜线且与该平面垂直的平面有且只有一个;(7)过两条异面直线中的一条而与另一条平行的平面有且只有一个;(8)过两条互相垂直的异面直线中的一条而与另一条垂直的平面有且只有一个.3.*影及有关*质(1)点在平面上的*影自一点向平面引垂线,垂足叫做这点在这个平面上的*影,点的*影还是点.(2)直线在平面上的*影自直线上的两个点向平面引垂线,过两垂足的直线叫做直线在这平面上的*影.和*影面垂直的直线的*影是一个点;不与*影面垂直的直线的*影是一条直线.(3)图形在平面上的*影一个平面图形上所有的点在一个平面上的*影的*叫做这个平面图形在该平面上的*影.当图形所在平面与*影面垂直时,*影是一条线段;当图形所在平面不与*影面垂直时,*影仍是一个图形.(4)*影的有关*质从平面外一点向这个平面所引的垂线段和斜线段中:(i)*影相等的两条斜线段相等,*影较长的斜线段也较长;(ii)相等的斜线段的*影相等,较长的斜线段的*影也较长;(iii)垂线段比任何一条斜线段都短.4.空间中的各种角等角定理及其推论定理若一个角的两边和另一个角的两边分别平行,并且方向相同,则这两个角相等.推论若两条相交直线和另两条相交直线分别平行,则这两组直线所成的锐角(或直角)相等.异面直线所成的角(1)定义:a、b是两条异面直线,经过空间任意一点o,分别引直线a′∥a,b′∥b,则a′和b′所成的锐角(或直角)叫做异面直线a和b所成的角.(2)取值范围:0°<θ≤90°.(3)求解方法①根据定义,通过平移,找到异面直线所成的角θ;②解含有θ的三角形,求出角θ的大小.5.直线和平面所成的角(1)定义和平面所成的角有三种:(i)垂线面所成的角的一条斜线和它在平面上的*影所成的锐角,叫做这条直线和这个平面所成的角.(ii)垂线与平面所成的角直线垂直于平面,则它们所成的角是直角.(iii)一条直线和平面平行,或在平面内,则它们所成的角是0°的角.(2)取值范围0°≤θ≤90°(3)求解方法①作出斜线在平面上的*影,找到斜线与平面所成的角θ.②解含θ的三角形,求出其大小.③最小角定理斜线和平面所成的角,是这条斜线和平面内经过斜足的直线所成的一切角中最小的角,亦可说,斜线和平面所成的角不大于斜线与平面内任何直线所成的角.6.二面角及二面角的平面角(1)半平面直线把平面分成两个部分,每一部分都叫做半平面.(2)二面角条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角.这条直线叫做二面角的棱,这两个平面叫做二面角的面,即二面角由半平面一棱一半平面组成.若两个平面相交,则以两个平面的交线为棱形成四个二面角.二面角的大小用它的平面角来度量,通常认为二面角的平面角θ的取值范围是0°<θ≤180°(3)二面角的平面角①以二面角棱上任意一点为端点,分别在两个面内作垂直于棱的*线,这两条*线所组成的角叫做二面角的平面角.如图,∠pcd是二面角α-ab-β的平面角.平面角∠pcd的大小与顶点c在棱ab上的位置无关.②二面角的平面角具有下列*质:(i)二面角的棱垂直于它的平面角所在的平面,即ab⊥平面pcd.(ii)从二面角的平面角的一边上任意一点(异于角的顶点)作另一面的垂线,垂足必在平面角的另一边(或其反向延长线)上.(iii)二面角的平面角所在的平面与二面角的两个面都垂直,即平面pcd⊥α,平面pcd⊥β.③找(或作)二面角的平面角的主要方法.(i)定义法(ii)垂面法(iii)三垂线法(Ⅳ)根据特殊图形的*质(4)求二面角大小的常见方法①先找(或作)出二面角的平面角θ,再通过解三角形求得θ的值.②利用面积*影定理s′=s·csα其中s为二面角一个面内平面图形的面积,s′是这个平面图形在另一个面上的*影图形的面积,α为二面角的大小.③利用异面直线上两点间的距离公式求二面角的大小.7.空间的各种距离点到平面的距离(1)定义面外一点引一个平面的垂线,这个点和垂足间的距离叫做这个点到这个平面的距离.(2)求点面距离常用的方法:1)直接利用定义求①找到(或作出)表示距离的线段;②抓住线段(所求距离)所在三角形解之.2)利用两平面互相垂直的*质.即如果已知点在已知平面的垂面上,则已知点到两平面交线的距离就是所求的点面距离.3)体积法其步骤是:①在平面内选取适当三点,和已知点构成三棱锥;②求出此三棱锥的体积v和所取三点构成三角形的面积s;③由v=s·h,求出h即为所求.这种方法的优点是不必作出垂线即可求点面距离.难点在于如何构造合适的三棱锥以便于计算.4)转化法将点到平面的距离转化为(平行)直线与平面的距离来求.8.直线和平面的距离(1)定义一条直线和一个平面平行,这条直线上任意一点到平面的距离,叫做这条直线和平面的距离.(2)求线面距离常用的方法①直接利用定义求*(或连或作)某线段为距离,然后通过解三角形计算之.②将线面距离转化为点面距离,然后运用解三角形或体积法求解之.③作辅助垂直平面,把求线面距离转化为求点线距离.9.平行平面的距离(1)定义个平行平面同时垂直的直线,叫做这两个平行平面的公垂线.公垂线夹在两个平行平面间的部分,叫做这两个平行平面的公垂线段.两个平行平面的公垂线段的长度叫做这两个平行平面的距离.(2)求平行平面距离常用的方法①直接利用定义求*(或连或作)某线段为距离,然后通过解三角形计算之.②把面面平行距离转化为线面平行距离,再转化为线线平行距离,最后转化为点线(面)距离,通过解三角形或体积法求解之.10.异面直线的距离(1)定义条异面直线都垂直相交的直线叫做两条异面直线的公垂线.两条异面直线的公垂线在这两条异面直线间的线段的长度,叫做两条异面直线的距离.任何两条确定的异面直线都存在唯一的公垂线段.(2)求两条异面直线的距离常用的方法①定义法题目所给的条件,找出(或作出)两条异面直线的公垂线段,再根据有关定理、*质求出公垂线段的长.此法一般多用于两异面直线互相垂直的情形.②转化法为以下两种形式:线面距离面面距离③等体积法④最值法⑤*影法⑥公式法。
点线面位置关系学习知识点梳理及经典例题带解析

【知识梳理】( 1)四个公义公义 1:假如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。
符号语言: A l , B l ,且 A, B l。
公义 2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面。
三个推论:①经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面② 经过两条订交直线,有且只有一个平面③ 经过两条平行直线,有且只有一个平面公义它给出了确立一个平面的依照。
3:假如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(两个平面的交线)。
符号语言:P , 且 P l , P l 。
公义 4:(平行线的传达性)平行与同向来线的两条直线相互平行。
符号语言: a // l ,且 b // l a // b 。
( 2)空间中直线与直线之间的地点关系1.观点异面直线及夹角:把不在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线。
已知两条异面直线a, b ,经过空间随意一点O 作直线a // a,b // b ,我们把 a 与 b 所成的角(或直角)叫异面直线 a,b 所成的夹角。
(易知:夹角范围0 90 )定理:空间中假如一个角的两边分别与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补。
(注意:会画两个角互补的图形)共面直线订交直线: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;2. 地点关系:异面直线:不一样在任何一个平面内,没有公共点( 3)空间中直线与平面之间的地点关系直线在平面内( l )有无数个公共点直线与平面的地点关系有三种:直线与平面订交(l A)有且只有一个公共点直线在平面外直线与平面平行(l / / )没有公共点( 4)空间中平面与平面之间的地点关系两个平面平行(/ / )没有公共点平面与平面之间的地点关系有两种:l)有一条公共直线两个平面订交(直线、平面平行的判断及其性质1.内容概括总结( 1)四个定理定理定理内容直线与平面平面外的一条直线与平面内的一条直线平行,则该直平行的判断线与此平面平行平面与平面一个平面内的两条订交直线与另一个平面平行,则这平行的判断两个平面平行一条直线与一个平面平行,符号表示a, b ,且 a // b a//a,b,a b P, a //, b ////剖析解决问题的常用方法在已知平面内“找出”一条直线与已知直线平行便可以判断直线与平面平行。
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【知识梳理】(1)四个公理公理1:如果一条直线上的两点在一个平面,那么这条直线在此平面。
符号语言:,,,A l B l A B l ααα∈∈∈∈ ⇒ ∈且。
公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面。
三个推论:① 经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面 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,有且只有一个平面它给出了确定一个平面的依据。
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(两个平面的交线)。
符号语言:,,P P l P l αβαβ∈∈⇒=∈且。
公理4:(平行线的传递性)平行与同一直线的两条直线互相平行。
符号语言://,////a l b l a b ⇒且。
(2)空间中直线与直线之间的位置关系1.概念 异面直线及夹角:把不在任何一个平面的两条直线叫做异面直线。
已知两条异面直线,a b ,经过空间任意一点O 作直线//,//a a b b '',我们把a '与b '所成的角(或直角)叫异面直线,a b 所成的夹角。
(易知:夹角围090θ<≤︒)定理:空间中如果一个角的两边分别与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补。
(注意:会画两个角互补的图形)2.位置关系:⎧⎧⎪⎨⎨⎩⎪⎩相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点;共面直线平行直线: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(3)空间中直线与平面之间的位置关系直线与平面的位置关系有三种://l l A l ααα⊂⎧⎪=⎧⎨⎨⎪⎩⎩直线在平面内()有无数个公共点直线与平面相交()有且只有一个公共点直线在平面外直线与平面平行()没有公共点(4)空间中平面与平面之间的位置关系平面与平面之间的位置关系有两种://l αβαβ⎧⎨=⎩两个平面平行()没有公共点两个平面相交()有一条公共直线直线、平面平行的判定及其性质 1.容归纳总结 //βα⇒//,//a a b αβ⊂⇒ ,//a b a b⇒直线、平面平垂直的判定及其性质 1.容归纳总结 (一)基本概念1.直线与平面垂直:如果直线l 与平面α的任意一条直线都垂直,我们就说直线l 与平面α垂直,记作l α⊥。
直线l 叫做平面α的垂线,平面α叫做直线l 的垂面。
直线与平面的公共点P 叫做垂足。
2. 直线与平面所成的角: 角的取值围:090θ<<︒。
3.二面角:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角。
这条直线叫做二面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面。
二面角的记法: 二面角的取值围:0180θ<<︒ ; 两个平面垂直:直二面角。
n ⊥平面与平面垂直的判定一个平面过另一平面的垂线,则这两个平面垂直。
,a aβαβα⊂⊥⇒⊥(满足条件与α垂直的平面β有无数个)判定的关键:在一个已知平面“找出”两条相交直线与另一平面平行。
即将“面面平行问题”转化为“线面平行问题”直线与平面垂直的性质同垂直与一个平面的两条直线平行。
,//a b a bαα⊥⊥⇒平面与平面垂直的性质两个平面垂直,则一个平面垂直与交线的直线与另一个平面垂直。
,,,l aa l aαβαββα⊥=⊂⊥⇒⊥解决问题时,常添加的辅助线是在一个平面作两平面交线的垂线【经典例题】典型例题一例1简述下列问题的结论,并画图说明:(1)直线⊂a平面α,直线Aab=,则b和α的位置关系如何?(2)直线α⊂a,直线ab//,则直线b和α的位置关系如何?分析:(1)由图(1)可知:α⊂b或Ab=α;(2)由图(2)可知:α//b或α⊂b.说明:此题是考查直线与平面位置关系的例题,要注意各种位置关系的画法与表示方法.典型例题二例2P是平行四边形ABCD所在平面外一点,Q是PA的中点,求证://PC平面BDQ.分析:要证明平面外的一条直线和该平面平行,只要在该平面找到一条直线和已知直线平行就可以了.证明:如图所示,连结AC,交BD于点O,∵四边形ABCD是平行四边形∴COAO=,连结OQ,则OQ在平面BDQ,且OQ是APC∆的中位线,∴OQPC//.∵PC 在平面BDQ 外, ∴//PC 平面BDQ .说明:应用线面平行的判定定理证明线面平行时,关键是在平面找一条直线与已知直线平行,怎样找这一直线呢? 由于两条直线首先要保证共面,因此常常设法过已知直线作一平面与已知平面相交,如果能证明已知直线和交线平行,那么就能够马上得到结论.这一个证明线面平行的步骤可以总结为:过直线作平面,得交线,若线线平行,则线面平行.典型例题三例3 经过两条异面直线a ,b 之外的一点P ,可以作几个平面都与a ,b 平行?并证明你的结论. 分析:可考虑P 点的不同位置分两种情况讨论. 解:(1)当P 点所在位置使得a ,P (或b ,P )本身确定的平面平行于b (或a )时,过P 点再作不出与a ,b 都平行的平面;(2)当P 点所在位置a ,P (或b ,P )本身确定的平面与b (或a )不平行时,可过点P 作a a '//,b b //'.由于a ,b 异面,则a ',b '不重合且相交于P .由于P b a ='' ,a ',b '确定的平面α,则由线面平行判定定理知:α//a ,α//b .可作一个平面都与a ,b 平行.故应作“0个或1个”平面.说明:本题解答容易忽视对P 点的不同位置的讨论,漏掉第(1)种情况而得出可作一个平面的错误结论.可见,考虑问题必须全面,应区别不同情形分别进行分类讨论.典型例题四例4 平面外的两条平行直线中的一条平行于这个平面,那么另一条直线也平行于这个平面. 已知:直线b a //,//a 平面α,α⊄b . 求证:α//b .证明:如图所示,过a 及平面α一点A 作平面β. 设c =βα ,∵α//a , ∴c a //. 又∵b a //, ∴c b //.∵α⊄b ,α⊂c , ∴α//b .说明:根据判定定理,只要在α找一条直线b c //,根据条件α//a ,为了利用直线和平面平行的性质定理,可以过a 作平面β与α相交,我们常把平面β称为辅助平面,它可以起到桥梁作用,把空间问题向平面问题转化. 和平面几何中添置辅助线一样,在构造辅助平面时,首先要确认这个平面是存在的,例如,本例中就是以“直线及直线外一点确定一个平面”为依据来做出辅助平面的.典型例题五例5 已知四面体ABC S -的所有棱长均为a .求: (1)异面直线AB SC 、的公垂线段EF 及EF 的长; (2)异面直线EF 和SA 所成的角.分析:依异面直线的公垂线的概念求作异面直线AB SC 、的公垂线段,进而求出其距离;对于异面直线所成的角可采取平移构造法求解.解:(1)如图,分别取AB SC 、的中点F E 、,连结CF SF 、. 由已知,得SAB ∆≌CAB ∆. ∴CF SF =,E 是SC 的中点, ∴SC EF ⊥.同理可证AB EF ⊥∴EF 是AB SC 、的公垂线段.在SEF Rt ∆中,a SF 23=,a SE 21=. ∴22SE SF EF -=a a a 22414322=-. (2)取AC 的中点G ,连结EG ,则SA EG //.∴EF 和GE 所成的锐角或直角就是异面直线EF 和SA 所成的角. 连结FG ,在EFG Rt ∆中,a EG 21=,a GF 21=,a EF 22=. 由余弦定理,得22222124142412cos 222222=⋅⋅-+=⋅⋅-+=∠a a aa a EF EG GF EF EG GEF . ∴45=∠GEF .故异面直线EF 和SA 所成的角为45.说明:对于立体几何问题要注意转化为平面问题来解决,同时要将转化过程简要地写出来,然后再求值.典型例题六例6 如果一条直线与一个平面平行,那么过这个平面的一点且与这条直线平行的直线必在这个平面. 已知:直线α//a ,α∈B ,b B ∈,a b //. 求证:α⊂b .分析:由于过点B 与a 平行的直线是惟一存在的,因此,本题就是要证明,在平面α外,不存在过B 与a 平行的直线,这是否定性命题,所以使用反证法.证明:如图所示,设α⊄b ,过直线a 和点B 作平面β,且'b =αβ .∵α//a ,∴α//'b .这样过B 点就有两条直线b 和'b 同时平行于直线a ,与平行公理矛盾.∴b 必在α.说明:(1)本例的结论可以直接作为证明问题的依据. (2)本例还可以用同一法来证明,只要改变一下叙述方式.如上图,过直线a 及点B 作平面β,设'b =αβ .∵α//a ,∴α//'b .这样,'b 与b 都是过B 点平行于a 的直线,根据平行公理,这样的直线只有一条, ∴b 与'b 重合.∵α⊂'b ,∴α⊂b .典型例题七例7 下列命题正确的个数是( ).(1)若直线l 上有无数个点不在平面α,则α//l ; (2)若直线l 平行于平面α的无数条直线,则α//l ;(3)若直线l 与平面α平行,则l 与平面α的任一直线平行; (4)若直线l 在平面α外,则α//l .A .0个B .1个C .2个D .3个分析:本题考查的是空间直线与平面的位置关系.对三种位置关系定义的准确理解是解本题的关键.要注意直线和平面的位置关系除了按照直线和平面公共点的个数来分类,还可以按照直线是否在平面来分类.解:(1)直线l 上有无数个点不在平面α,并没有说明是所在点都不在平面α,因而直线可能与平面平行亦有可能与直线相交.解题时要注意“无数”并非“所有”.(2)直线l 虽与α无数条直线平行,但l 有可能在平面α,所以直线l 不一定平行α.(3)这是初学直线与平面平行的性质时常见错误,借助教具我们很容易看到.当α//l 时,若α⊂m 且l m //,则在平面α,除了与m 平行的直线以外的每一条直线与l 都是异面直线.(4)直线l 在平面α外,应包括两种情况:α//l 和l 与α相交,所以l 与α不一定平行. 故选A .说明:如果题中判断两条直线与一平面之间的位置关系,解题时更要注意分类要完整,考虑要全面.如直线l 、m 都平行于α,则l 与m 的位置关系可能平行,可能相交也有可能异面;再如直线m l //、α//l ,则m 与α的位置关系可能是平行,可能是m 在α. 典型例题八例8 如图,求证:两条平行线中的一条和已知平面相交,则另一条也与该平面相交. 已知:直线b a //,P a =α平面 .求证:直线b 与平面α相交.分析:利用b a //转化为平面问题来解决,由b a //可确定一辅助平面β,这样可以把题中相关元素集中使用,既创造了新的线面关系,又将三维降至二维,使得平几知识能够运用.解:∵b a //,∴a 和b 可确定平面β. ∵P a =α ,∴平面α和平面β相交于过点P 的直线l .∵在平面βl 与两条平行直线a 、b 中一条直线a 相交,∴l 必定与直线b 也相交,不妨设Q l b = ,又因为b 不在平面α(若b 在平面α,则α和β都过相交直线b 和l ,因此α与β重合,a 在α,和已知矛盾). 所以直线b 和平面α相交.说明:证明直线和平面相交的常用方法有:证明直线和平面只有一个公共点;否定直线在平面以及直线和平面平行;用此结论:一条直线如果经过平面一点,又经过平面外一点,则此直线必与平面相交(此结论可用反证法证明). 典型例题九例9 如图,求证:经过两条异面直线中的一条,有且仅有一个平面与另一条直线平行. 已知:a 与b 是异面直线.求证:过b 且与a 平行的平面有且只有一个.分析:本题考查存在性与唯一性命题的证明方法.解题时要理解“有且只有”的含义.“有”就是要证明过直线b存在一个平面α,且α//a ,“只有”就是要证满足这样条件的平面是唯一的.存在性常用构造法找出(或作出)平面,唯一性常借助于反证法或其它唯一性的结论.证明:(1)在直线b 上任取一点A ,由点A 和直线a 可确定平面β. 在平面β过点A 作直线'a ,使a a //',则'a 和b 为两相交直线,所以过'a 和b 可确定一平面α. ∵α⊂b ,a 与b 为异面直线, ∴α⊄a .又∵'//a a ,α⊂'a ,∴α//a .故经过b 存在一个平面α与a 平行.(2)如果平面γ也是经过b 且与a 平行的另一个平面, 由上面的推导过程可知γ也是经过相交直线b 和'a 的.由经过两相交直线有且仅有一个平面的性质可知,平面α与γ重合, 即满足条件的平面是唯一的.说明:对于两异面直线a 和b ,过b 存在一平面α且与a 平行,同样过a 也存在一平面β且与b 平行.而且这两个平面也是平行的(以后可证).对于异面直线a 和b 的距离,也可转化为直线a 到平面α的距离,这也是求异面直线的距离的一种方法. 典型例题十例10 如图,求证:如果一条直线和两个相交平面都平行,那么这条直线和它们的交线平行. 已知:l =βα ,α//a ,β//a ,求证:l a //.分析:本题考查综合运用线面平行的判定定理和性质定理的能力.利用线面平行的性质定理,可以先证明直线a 分别和两平面的某些直线平行,即线面平行可得线线平行.然后再用线面平行的判定定理和性质定理来证明a 与l 平行.证明:在平面α取点P ,使l P ∉,过P 和直线a 作平面γ交α于b . ∵α//a ,γ⊂a ,b =αγ ,∴b a //.同理过a 作平面δ交β于c . ∵β//a ,δ⊂a ,c =βδ , ∴c a //. ∴c b //.∵β⊄b ,β⊂c , ∴β//b .又∵α⊂b ,l =βα , ∴l b //. 又∵b a //, ∴l a //.另证:如图,在直线l 上取点M ,过M 点和直线a 作平面和α相交于直线1l ,和β相交于直线2l .∵α//a ,∴1//l a , ∵β//a ,∴2//l a ,但过一点只能作一条直线与另一直线平行. ∴直线1l 和2l 重合. 又∵α⊂1l ,β⊂2l , ∴直线1l 、2l 都重合于直线l ,∴l a //. 说明:“线线平行”与“线面平行”在一定条件下是可以相互转化的,这种转化的思想在立体几何中非常重要. 典型例题十一例11 正方形ABCD 与正方形ABEF 所在平面相交于AB ,在AE 、BD 上各取一点P 、Q ,且DQ AP =.求证://PQ 面BCE .分析:要证线面平行,可以根据判定定理,转化为证明线线平行.关键是在平面BCE 中如何找一直线与PQ 平行.可考察过PQ 的平面与平面BCE 的交线,这样的平面位置不同,所找的交线也不同.证明一:如图,在平面ABEF 过P 作AB PM //交BE 于M , 在平面ABCD 过Q 作AB QN //交BC 于N ,连结MN .∵AB PM //,∴AEPEAB PM =. 又∵CD AB QN ////,∴BD BQ DC QN =,即BDBQAB QN =. ∵正方形ABEF 与ABCD 有公共边AB , ∴DB AE =.∵DQ AP =,∴BQ PE =. ∴QN PM =.又∵AB PM //,AB QN //, ∴QN PM //.∴四边形PQNM 为平行四边形. ∴MN PQ //. 又∵⊂MN 面BCE , ∴//PQ 面BCE .证明二:如图,连结AQ 并延长交BC 于S ,连结ES .∵AD BS //,∴QBDQQS AQ =. 又∵正方形ABEF 与正方形ABCD 有公共边AB , ∴DB AE =,∵DQ AP =,∴QB PE =. ∴QSAQQB DQ PE AP ==. ∴ES PQ //, 又∵⊂ES 面BEC , ∴//PQ 面BEC .说明:从本题中我们可以看出,证线面平行的根本问题是要在平面找一直线与已知直线平行,此时常用中位线定理、成比例线段、射影法、平行移动、补形等方法,具体用何种方法要视条件而定.此题中我们可以把“两个有公共边的正方形”这一条件改为“两个全等的矩形”,那么题中的结论是否仍然成立? 典型例题十二例12 三个平面两两相交于三条交线,证明这三条交线或平行、或相交于一点. 已知:a =βα ,b =γβ ,c =αγ .求证:a 、b 、c 互相平行或相交于一点.分析:本题考查的是空间三直线的位置关系,我们可以先从熟悉的两条交线的位置关系入手,根据共面的两条直线平行或相交来推论三条交线的位置关系.证明:∵a =βα ,b =γβ , ∴β⊂b a 、. ∴a 与b 平行或相交. ①若b a //,如图∵γ⊂b ,γ⊄a ,∴γ//a .又∵c=αγ ,α⊂a,∴ca//.∴cba////.②若a与b相交,如图,设Oba=,∴aO∈,bO∈.又∵βα=a,γβ=b.∴α∈O,γ∈O又∵c=γα ,∴cO∈.∴直线a、b、c交于同一点O.说明:这一结论常用于求一个几何体的截面与各面交线问题,如正方体ABCD中,M、N分别是1CC、11BA的中点,画出点D、M、N的平面与正方体各面的交线,并说明截面多边形是几边形?典型例题十三例13已知空间四边形ABCD,ACAB≠,AE是ABC∆的BC边上的高,DF是BCD∆的BC边上的中线,求证:AE和DF是异面直线.证法一:(定理法)如图由题设条件可知点E、F不重合,设BCD∆所在平面α.∴⇒⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∉∈∉⊂DFEEADFαααAE和DF是异面直线.证法二:(反证法)若AE和DF不是异面直线,则AE和DF共面,设过AE、DF的平面为β.(1)若E、F重合,则E是BC的中点,这与题设ACAB≠相矛盾.(2)若E、F不重合,∵EFB∈,EFC∈,β⊂EF,∴β⊂BC.∵β∈A ,β∈D ,∴A 、B 、C 、D 四点共面,这与题设ABCD 是空间四边形相矛盾. 综上,假设不成立.故AE 和DF 是异面直线.说明:反证法不仅应用于有关数学问题的证明,在其他方面也有广泛的应用. 首先看一个有趣的实际问题:“三十六口缸,九条船来装,只准装单,不准装双,你说怎么装?” 对于这个问题,同学们可试验做一做. 也许你在试验几次后却无法成功时,觉得这种装法的可能性是不存在的.那么你怎样才能清楚地从理论上解释这种装法是不可能呢?用反证法可以轻易地解决这个问题.假设这种装法是可行的,每条船装缸数为单数,则9个单数之和仍为单数,与36这个双数矛盾.只须两句话就解决了这个问题. 典型例题十四例14 已知AB 、BC 、CD 是不在同一平面的三条线段,E 、F 、G 分别是AB 、BC 、CD 的中点,求证:平面EFG 和AC 平行,也和BD 平行.分析:欲证明AC //平面EFG ,根据直线和平面平等的判定定理只须证明AC 平行平面EFG 的一条直线,由图可知,只须证明EF AC //.证明:如图,连结AE 、EG 、EF 、GF . 在ABC ∆中,E 、F 分别是AB 、BC 的中点. ∴EF AC //.于是AC //平面EFG . 同理可证,BD //平面EFG .说明:到目前为止,判定直线和平面平行有以下两种方法:(1)根据直线和平面平行定义;(2)根据直线和平面平行的判定定理. 典型例题十五例15 已知空间四边形ABCD ,P 、Q 分别是ABC ∆和BCD ∆的重心, 求证:ACD PQ 平面//.分析:欲证线面平行,须证线线平行,即要证明PQ 与平面ACD 中的某条直线平行,根据条件,此直线为AD ,如图.证明:取BC 的中点E .∵P 是ABC ∆的重心,连结AE , 则1∶3=PE AE ∶,连结DE , ∵Q 为BCD ∆的重心, ∴1∶3=QE DE ∶, ∴在AED ∆中,AD PQ //.又ACD AD 平面⊂,ACD PQ 平面⊄, ∴ACD PQ 平面//.说明:(1)本例中构造直线AD 与PQ 平行,是充分借助于题目的条件:P 、Q 分别是ABC ∆和BCD ∆的重心,借助于比例的性质证明AD PQ //,该种方法经常使用,望注意把握.(2)“欲证线面平行,只须证线线平行”.判定定理给我们提供了一种证明线面平等的方法.根据问题具体情况要熟练运用. 典型例题十六例16 正方体1111D C B A ABCD -中,E 、G 分别是BC 、11D C 的中点如下图. 求证:D D BB EG 11//平面.分析:要证明D D BB EG 11//平面,根据线面平等的判定定理,需要在平面D D BB 11找到与EG 平行的直线,要充分借助于E 、G 为中点这一条件.证明:取BD 的中点F ,连结EF 、F D 1.∵E 为BC 的中点,∴EF 为BCD ∆的中位线,则DC EF //,且CD EF 21=. ∵G 为11D C 的中点, ∴CD G D //1且CD G D 211=, ∴G D EF 1//且G D EF 1=, ∴四边形G EFD 1为平行四边形,∴EG F D //1,而111B BDD F D 平面⊂,11B BDD EG 平面⊄, ∴11//B BDD EG 平面. 典型例题十七例17 如果直线α平面//a ,那么直线a 与平面α的( ).A .一条直线不相交B .两条相交直线不相交C .无数条直线不相交D .任意一条直线都不相交解:根据直线和平面平行定义,易知排除A 、B .对于C ,无数条直线可能是一组平行线,也可能是共点线,∴C 也不正确,应排除C .与平面α任意一条直线都不相交,才能保证直线a 与平面α平行,∴D 正确. ∴应选D .说明:本题主要考查直线与平面平行的定义. 典型例题十八例18 分别和两条异面直线平行的两条直线的位置关系是( ). A .一定平行 B .一定相交 C .一定异面 D .相交或异面解:如图中的甲图,分别与异面直线a 、b 平行的两条直线c 、d 是相交关系; 如图中的乙图,分别与异面直线a 、b 平行的两条直线c 、d 是相交关系.综上,可知应选D .说明:本题主要考查有关平面、线面平行等基础知识以及空间想象能力. 典型例题十九例19 a 、b 是两条异面直线,下列结论正确的是( ). A .过不在a 、b 上的任一点,可作一个平面与a 、b 平行B .过不在a 、b 上的任一点,可作一个直线与a 、b 相交C .过不在a 、b 上的任一点,可作一个直线与a 、b 都平行D .过a 可以并且只可以作一平面与b 平行解:A 错,若点与a 所确定的平面与b 平行时,就不能使这个平面与α平行了. B 错,若点与a 所确定的平面与b 平等时,就不能作一条直线与a ,b 相交. C 错,假如这样的直线存在,根据公理4就可有b a //,这与a ,b 异面矛盾. D 正确,在a 上任取一点A ,过A 点做直线b c //, 则c 与a 确定一个平面与b 平行,这个平面是惟一的. ∴应选D.说明:本题主要考查异面直线、线线平行、线面平行等基本概念. 典型例题二十例20 (1)直线b a //,α平面//a ,则b 与平面α的位置关系是_____________.(2)A 是两异面直线a 、b 外的一点,过A 最多可作___________个平面同时与a 、b 平行. 解:(1)当直线b 在平面α外时,α//b ;当直线b 在平面α时,α⊂b . ∴应填:α//b 或α⊂b .(2)因为过A 点分别作a ,b 的平行线只能作一条,(分别称'a ,'b )经过'a ,'b 的平面也是惟一的.所以只能作一个平面; 还有不能作的可能,当这个平面经过a 或b 时,这个平面就不满足条件了. ∴应填:1.说明:考虑问题要全面,各种可能性都要想到,是解答本题的关键. 典型例题二十一例21 如图,α//a ,A 是α的另一侧的点,a D C B ∈,,,线段AB ,AC ,AD 交α于E ,F ,G ,若4=BD ,4=CF ,5=AF ,则EG =___________.解:∵α//a ,ABD EG 平面 α=. ∴EG a //,即EG BD //, ∴FCAF AFBD EG CD BC FG EF AC AF CD FG BC EF +==++===.则9204545=+⨯=+⋅=FC AF BD AF EG . ∴应填:920.说明:本题是一道综合题,考查知识主要有:直线与平面平行性质定理、相似三角形、比例性质等.同时也考查了综合运用知识,分析和解决问题的能力.【课堂练习】1.若直线a 不平行于平面α,则下列结论成立的是( )A. α所有的直线都与a 异面;B. α不存在与a 平行的直线;C. α所有的直线都与a 相交;D.直线a 与平面α有公共点. 2.已知两个平面垂直,下列命题①一个平面的已知直线必垂直于另一个平面的任意一条直线; ②一个平面的已知直线必垂直于另一个平面的无数条直线; ③一个平面的任一条直线必垂直于另一个平面;④过一个平面任意一点作交线的垂线,则垂线必垂直于另一个平面. 其中正确的个数是( ) A.3 B.2 C.1 D.03.空间四边形ABCD 中,若AB AD AC CB CD BD =====,则AC 与BD 所成角为A 、030B 、045C 、060D 、090 4. 给出下列命题:(1)直线a 与平面α不平行,则a 与平面α的所有直线都不平行; (2)直线a 与平面α不垂直,则a 与平面α的所有直线都不垂直; (3)异面直线a 、b 不垂直,则过a 的任何平面与b 都不垂直; (4)若直线a 和b 共面,直线b 和c 共面,则a 和c 共面其中错误命题的个数为( ) (A )0 (B ) 1 (C )2 (D )35.正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,与对角线AC 1异面的棱有( )条 A 3 B 4 C 6 D 8 6. 点P 为ΔABC 所在平面外一点,PO ⊥平面ABC ,垂足为O ,若PA=PB=PC ,则点O 是ΔABC 的( ) (A )心 (B )外心 (C )重心 (D )垂心 7.如图长方体中,AB=AD=23,CC 1=2,则二面角 C 1—BD —C 的大小为( )(A )300 (B )450 (C )600 (D )900 8.直线a,b,c 及平面α,β,γ,下列命题正确的是( )A 、若a ⊂α,b ⊂α,c ⊥a, c ⊥b 则c ⊥αB 、若b ⊂α, a//b 则 a//αC 、若a//α,α∩β=b 则a//bD 、若a ⊥α, b ⊥α 则a//b 9.平面α与平面β平行的条件可以是( )A.α有无穷多条直线与β平行;B.直线a//α,a//βAB CD A 1B 1C 1D 1C.直线a α⊂,直线b β⊂,且a//β,b//αD.α的任何直线都与β平行 10、 a, b 是异面直线,下面四个命题:①过a 至少有一个平面平行于b ; ②过a 至少有一个平面垂直于b ; ③至多有一条直线与a ,b 都垂直;④至少有一个平面与a ,b 都平行。