高中数学 第一章 立体几何初步 1_2_2 空间两条直线的位置关系学案 苏教版必修2

1.2.2空间两条直线的位置关系学习目标1.了解两条直线的三种位置关系.2.理解异面直线的定义及判定，能判断两条直线是不是异面直线.3.理解公理4和等角定理，并会用公理4证明线线平行.4.理解异面直线所成的角的概念.知识点一空间两条直线的位置关系思考在同一平面内，两条直线有几种位置关系？观察下面两个图形，你能找出既不平行又不相交的两条直线吗？梳理位置关系共面情况公共点个数相交直线在_平面内有且只有_个平行直线在_平面内没有异面直线不同在_平面内没有知识点二异面直线的判断思考分别在两个平面内的两条直线一定是异面直线吗？梳理判断异面直线的方法方法内容定义法不同在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线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是异面直线反证法判定两条直线既不平行也不相交，那么这两条直线就是异面直线知识点三平行公理(公理4)思考在平面内有直线a，b，c，若ab，bc，则ac，该结论在空间中是否成立？梳理平行公理(1)文字表述：平行于同一条直线的两条直线互相平行.(2)符号表示：ac.知识点四等角定理及异面直线所成的角思考1观察图象，在长方体ABCDABCD中，ADC与ADC，ADC与DAB的两边分别对应平行，这两组角的大小关系如何？思考2在长方体A1B1C1D1ABCD中，BC1AD1，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？梳理(1)等角定理如果一个角的两边和另一个角的两边分别_并且方向_，那么这两个角_.(2)异面直线所成的角定义前提两条异面直线a，b作法经过空间任意一点O，作直线aa，bb结论我们把a和b所成的_叫做异面直线a，b所成的角范围记异面直线a与b所成的角为，则_特殊情况当_时，异面直线a，b互相垂直，记作_类型一公理4与等角定理的应用例1如图，已知在棱长为a的正方体ABCDA1B1C1D1中，M，N分别是棱CD，AD的中点.求证：(1)四边形MNA1C1是梯形；(2)DNMD1A1C1.反思与感悟(1)空间两条直线平行的证明定义法：即证明两条直线在同一平面内且两直线没有公共点.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.(2)等角定理的结论是相等，在实际应用时，一般是借助于图形判断两角的两边方向是否相同.跟踪训练1如图所示，在正方体ABCDA1B1C1D1中，M，M1分别是棱AD和A1D1的中点.求证：(1)四边形BB1M1M为平行四边形；(2)BMCB1M1C1.类型二异面直线的判断例2(1)在四棱锥PABCD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？反思与感悟判定异面直线的方法(1)定义法：利用异面直线的定义，说明两条直线不平行，也不相交，即不可能同在同一个平面内.(2)利用异面直线的判定定理.(3)反证法：假设两条直线不是异面直线，根据空间两条直线的位置关系，这两条直线一定共面，即可能相交或平行，然后推出矛盾即可.跟踪训练2如图所示，在三棱锥ABCD中，E，F是棱AD上异于A，D的不同两点，G，H是棱BC上异于B，C的不同两点，给出下列说法：AB与CD互为异面直线；FH分别与DC，DB互为异面直线；EG与FH互为异面直线；EG与AB互为异面直线.其中说法正确的是_.(填序号)1.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_.2.下列四个结论中错误命题的个数是_.(填序号)垂直于同一直线的两条直线互相平行；平行于同一直线的两直线平行；若直线a，b，c满足ab，bc，则ac；若直线l1，l2是异面直线，则与l1，l2都相交的两条直线是异面直线.3.在三棱锥的所有棱中，互为异面直线的有_对.4.如图所示，在三棱锥ABCD中，E，F，G，H分别是棱AB，BC，CD，DA的中点，则当AC，BD满足_时，四边形EFGH为菱形；当AC，BD满足_时，四边形EFGH是正方形.5.如图所示，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ACBD，求证：四边形EFGH是矩形.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.对于异面直线的判断，常用判定定理和反证法.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，在解题时经常结合这一点去求异面直线所成角的大小.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：直接平移法(可利用图中已有的平行线)；中位线平移法；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).答案精析问题导学知识点一思考平行与相交教室内的日光灯管所在直线与黑板的左右两侧所在的直线；六角螺母中直线AB与CD.梳理同一一同一任何一个知识点二思考不一定，可能平行、相交或异面知识点三思考成立知识点四思考1从图中可以看出，ADCADC，ADCDAB180. 思考2相等梳理(1)平行相同相等(2)锐角(或直角)09090ab题型探究例1证明(1)如图 ，连结AC，在ACD中，M，N分别是CD，AD的中点，MN是ACD的中位线，MNAC，MNAC.由正方体的性质，得ACA1C1，ACA1C1.MNA1C1，且MNA1C1，即MNA1C1，四边形MNA1C1是梯形(2)由(1)可知，MNA1C1.又NDA1D1，且DNM与D1A1C1的两边的方向相同，DNMD1A1C1.跟踪训练1证明(1)在正方形ADD1A1中，M，M1分别为AD，A1D1的中点，A1M1綊AM，四边形AMM1A1为平行四边形，A1A綊M1M.又A1A綊B1B，M1M綊B1B，四边形BB1M1M为平行四边形(2)由(1)知四边形BB1M1M为平行四边形，B1M1BM.同理可得四边形CC1M1M为平行四边形，C1M1CM.由平面几何知识可知，BMC和B1M1C1都是锐角BMCB1M1C1.例2(1)8(2)解三对，分别为AB与CD，AB与GH，EF与GH.还原的正方体如图所示跟踪训练2解析因为直线DC平面BCD，直线AB平面BCD，点B直线DC，所以由异面直线的判定定理可知，正确；同理，正确当堂训练1相交、平行或异面2.23.34ACBDACBD且ACBD5证明(1)如图所示，连结EF，FG，GH，HE，在ABD中，E，H分别是AB，AD的中点，EHBD，EHBD.同理FGBD，FGBD，EH綊FG，E，F，G，H四点共