高中数学1.2点、线、面之间的位置关系1.2.2空间中的平行关系(1)学案新人教B版必修2

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由于 BA∥ B1A1,∴ B1A1∥AB2,同理 A1C1∥ AC2. 易知∠ BAC=∠ C2AB2,且 AB与 AB2, AC与 AC2 方向相反,可知 AB2 与 A1B1, AC2 与 A1C1 方 向相同,由等角定理可知,∠ B2AC2=∠ B1A1C1. 从而有∠ BAC=∠ B1A1C1. 所以结论 1 是成立的. 对于结论 2,如图 (2) , AC与 A1C1 平行且方向相同, AB与 A1B1 平行且方向相反,延长 BA到 B2,就有 AB2∥ A1B1,且 AB2 与 A1B1 方向相同.由等角定理可知∠ B2AC=∠ B1A1C1,由于 ∠B2AC+∠ BAC=180°, ∴∠ BAC与∠ B1A1C1 互补.
③若直线 l 与平面 α 不平行,则 l 与 α 内任一直线都不平行;
④与一平面内无数条直线都平行的直线必与此平面平行.
其中正确的个数是 (
).
A. 0 B . 1 C . 2 D . 3
3 如图,点 E, F, G, H分别为空间四边形 ABCD中 AB, BC, CD, AD的中点,若 AC=
BD,且 AC与 BD成 90°角,则四边形 EFGH是 ( ) .
题型一 基本性质 4 的应用 【例 1】如图所示,已知 E, F 分别是空间四边形 ABCD的边 AB与 BC的中点, G, H分 别是边 CD与 AD上靠近 D的三等分点,求证:四边形 EFGH是梯形.
分析:要证明四边形 EFGH是梯形,需证一组对边平行且不相等即可.通过本题条件可 知,利用平面的基本性质 4 即可解决.
确的是 ( ) .
A. OB∥ O1B1 且方向相同
B. OB∥ O1B1
C. OB与 O1B1 不平行
D. OB与 O1B1 不一定平行
2.空间四边形
【做一做 2】在空间中,下列说法正确的个数为 ( ) .
①有两组对边相等的四边形是平行四边形;②四边相等的四边形是菱形;③平行于同
一直线的两直线平行;④有两边和它们的夹角对应相等的两个三角形全等.
反思:判定与性质定理常常交替使用:先通过线线平行推出线面平行,再通过线面平
行推出线线平行,复杂的题目还可以继续推下去,我们可称为平行链,如下:
线线平行―或―在找平一-面--条-内--直作线→ 线面平行 或―找---平--经-面--过-与--直-平- 线面作的交―线→ 线线平行
题型五 易错辨析
【例 5】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
a∥ α
(1) 若直线与平面内的无数多条直线平行,也不能认为直线与平面一定平行,如:直线 在平面内,与之平行的直线能有无数条,一定要注意区分“任意”和“无数”不是一回 事.
(2) 直线与平面不相交和直线与平面没有公共点是不一样的,前者包括直线与平面平行 及直线在平面内两种情况,而后者仅指直线与平面平行.
平行,这样的直线显然有无数多条,但直线
A1C1 并不是和这个面内的所有直线都平行,在
平面 ABCD中,所有与 AC相交的直线与 A1C1 的位置关系都是异面.由此说明:直线与平面
平行即直线与平面无公共点,则直线与平面内的任意直线都无公共点,则直线与平面内的
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直线有且仅有两种位置关系:平行和异面. 2.教材中的“思考与讨论” 空间中,如果一个角的两边与另一个角的两边分别对应平行,并且对应边的方向都相
A. 1 B . 2 C . 3 D . 4
3.直线与平面的位置关系
一条直线和一个平面的位置关系有且只有以下三种:
位置关系
直线 a 在 平面 α 内
直线 a 与 平面 α 相交
公共点
有无数个公共 点
有且只有一个 公共点
直线 a 与 平面 α 平行
没有公共点
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符号表示 图形表示
a? α
a∩ α= A
1.一条直线与一个平面平行,这条直线与这个平面中直线的关系 剖析:一条直线与一个平面平行,它可以与平面内的无数条直线平行,这无数条直线 是一组平行线.如图,在正方体 ABCD- A1B1C1 D1 中,∵ A1C1∥ AC,
∴ A1C1∥平面 ABCD.在平面 ABCD内所有与 AC平行的直线,由基本性质 4 知都应与 A1C1
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b∥ α 也能满足 a∥ b,且 a∥平面 α. 【做一做 3- 2】无数 4. (1) 不在一个平面内 平面内 (2) 平行 【做一做 4- 1】 A 如图所示,∵ EF∥ MN, ∴ EF∥平面 BCD. 又 EF? 平面 ABC,平面 ABC∩平面 BCD= BC, ∴ EF∥BC.
【做一做 4-2】 PC∥平面 BDQ 连接 AC, BD 交于点 O,可证得 PC∥OQ,∴ PC∥平面 BDQ.
【做一做 3- 1】如果两直线 a∥ b,且 a∥平面 α,则 b 与 α 的位置关系是 ( ) . A.相交 B . b∥ α C. b? α D . b∥ α 或 b? α 【做一做 3- 2】过平面外一点可以作 __________ 条直线与已知平面平行. 4.直线与平面平行的判定和性质定理 (1) 判定定理:如果 __________ 的一条直线和 ________的一条直线平行,那么这条直线 和这个平面平行. (2) 性质定理:如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交, 那么这条直线就和两平面的交线 __________ . 【做一做 4- 1】已知△ ABC,△ DBC分别在平面 α ,β 内, E∈AB, F∈AC, M∈ DB, N ∈DC,且 EF∥ MN,则 EF 与 BC的位置关系是 ( ) . A.平行 B.相交或平行 C.平行或异面 D.平行或异面或相交 【做一做 4- 2】 P 是平行四边形 ABCD所在平面外一点, Q是 PA的中点,则直线 PC和 平面 BDQ的位置关系为 __________ .
分析:解答本题可先在平面 BB1D1D内寻求一条与 EF平行的直线,再根据线面平行的判
定定理证明.
反思:按照“先找线后作线”的两步法,在平面
BB1D1D 中现有的直线 BB1, DD1,BD,
B1D1 都不能作为与已知直线 EF平行的线,再者作线的话在平面内也没提示特殊点,只得过
E, F 作平面 BB1D1D的垂线,产生与直线 EF平行的线.
A.菱形
B .梯形
C.正方形 D .空间四边形
4 两直线 a∥ b,且 a∥平面 α ,则 b 与 α 的位置关系是 __________.
5 如图,正方形 ADEF与梯形 ABCD中, AD⊥CD, AB∥CD,且 AB= 2, CD=4, M为 CE的
中点.
求证: BM∥平面 ADEF. 答案: 基础知识·梳理 1. (1) 有且只有一 (2) 平行 (3) 对应平行 方向相同 【做一做 1】 D 2.不共面 空间四边形 ABCD 相邻顶点间 不相邻 【做一做 2】 B 有两组对边相等的四边形不一定是平行四边形,可能是空间四边形, 故①不正确,同理,②也可能是空间四边形,只有③④正确. 【做一做 3- 1】 D b? α 能满足 a∥ b,且 a∥平面 α;
(2) 基本性质 4:平行于同一条直线的两条直线互相 ________.
上述基本性质通常又叫空间平行线的传递性.
(3) 等角定理:如果一个角的两边与另一个角的两边分别
__________,并且
__________,那么这两个角相等.
【做一做 1】若∠ AOB=∠ A1O1B1,且 OA∥ O1A1, OA与 O1A1 的方向相同,则下列结论中正
反,那么这两个角的大小关系如何?如果一组对应边方向相同,另一组对应边方向相反, 这两个角的大小关系又如何?叙述你得到的结论,并说明理由.
剖析:由已知可得如下结论: 结论 1:空间中,如果一个角的两边与另一个角的两边分别对应平行,并且对应边的 方向都相反,那么这两个角相等. 结论 2:空间中,如果一个角的两边与另一个角的两边分别对应平行,并且一组对应 边方向相同,另一组对应边方向相反,那么这两个角互补. 证明:对于结论 1:如图 (1) ,延长 CA到 C2,延长 BA到 B2.
题型四 线面平行性质定理的应用
【例 4】如图,四边形 EFGH为空间四边形 ABCD的一个截面,若截面为平行四边形.
(1) 求证: AB∥平面 EFGH, CD∥平面 EFGH;
(2) 若 AB= 4, CD= 6,求四边形 EFGH周长的取值范围.
分析: (1) 利用线面平行的判定和性质定理进行证明; (2) 利用相似性质来求边长.
∵ E1, E分别为 A1D1,AD的中点, ∴ A1E1 AE. ∴四边形 A1E1EA为平行四边形, ∴ A1A E1E. 又∵ A1A B1B, ∴ E1E B1B. ∴四边形 BB1E1E 是平行四边形. ∴ EB∥E1B1. 同理, EC∥ E1C1. 又∠ BEC与∠ B1E1C1 的两边的方向相同, ∴∠ BEC=∠ B1E1C1. 【例 3】证明:分别过 E, F 作 BD, B1D1 的垂线,垂足为
1.2.2 空间中的平行关系第一课时
1.通过直观感知、操作确认,归纳出空间中线线平行、线面平行的相关公理、定理或 性质.
2.理解空间平行线的传递性,会证明空间等角定理. 3.掌握直线与平面平行的判定定理和性质定理,并能利用以上定理解决空间中的相关 平行性问题.
1.平行直线
(1) 平行公理:过直线外一点 __________ 条直线和已知直线平行.
E1, F1,连接 E1F1.
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1
1
因为 EE1 4AC, FF1 4A1 C1, AC A1C1,
所以 EE1 FF1,
所以四边形 EE1F1F 为平行四边形,所以 EF∥ E1F1.
又因为 EF?平面 BB1D1D, E1F1? 平面 BB1D1D,
所以 EF∥平面 BB1D1D.
【例 4】 解: (1) 证明:∵四边形 EFGH为平行四边形,
1 若一个角的两边和另一个角的两边平行,则这两个角
( ).
A.相等
B
.互补
C.相等或互补 D .大小关系不确定
2 已知下列叙述:
①一条直线和另一条直线平行,那么它就和经过另一条直线的任何平面平行;
②一条直线平行于一个平面,则这条直线与这个平面内所有直线都没有公共点,因此
这条直线与这个平面内的所有直线都平行;
b?α 即意味着 b
∥α 而致错.
反思:根据条件 a∥ α,为了利用直线和平面平行的性质定理,因此过
a 作平面 β 与
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α 相交,这里我们把平面 β 称为辅助平面,它可以起到桥梁作用,辅助平面是把空间问 题向平面问题转化的一种手段.
和平面几何中添加辅助线一样,在构造辅助平面时,首先要确认这个平面是存在 的.在本例中就是以“直线及此直线外一点确定一个平面”为依据作出辅助平面的.
这个平面.
已知:直线 a∥b, a∥平面 α , a,b?α. 求证: b∥ α . 错解:∵直线 a∥ b,∴ a 与 b 无公共点. 又∵ a∥平面 α,∴ a 与平面 α 也无公共点,
又 b?α,∴ b 与 α 无公共点,∴ b∥ α. 错因分析: b?α 包含 b∥α 和 b∩ α= M两种情况,上面证明误认为
典型例题·领悟
1 【例 1】证明:在△ ABC中,∵ E,F 分别是 AB, BC边上的中点,∴ EF 2AC.
DH DG 1
1
又在△ ACD中, G, H分别是 CD, AD边上的三等分点,
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DA= DC= 3,∴ GH
AC. 3
∴ EF∥GH且 EF≠ GH, 即四边形 EFGH是梯形. 【例 2】证明:如图所示,连接 EE1.
反思:证明空间两直线平行,可寻找第三条直线,使之与这两条直线分别平行,利用 基本性质 4 可证.除此之外,我们还要熟悉各种几何图形的定义和特征.
题型二 等角定理的应用 【例 2】已知 E, E1 分别是正方体 ABCD- A1B1C1D1 的棱 AD, A1D1 的中点.
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求证:∠ BEC=∠ B1E1C1. 分析:欲证两个角相等,可运用等角定理来解决. 反思:空间两角的两边分别平行,若方向相同则两角相等;若一边方向相同,另一边 方向相反,则两角互补. 题型三 线面平行的判定定理的应用 【例 3】如图所示,在正方体 ABCD- A1B1C1D1 中, E, F 分别是棱 BC, C1D1 的中点,求 证: EF∥平面 BB1D1D.
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