2012高考数学知识考点精析8 点、直线、平面的位置关系

1 第八讲第八讲 点 直线 平面的位置关系 点 直线 平面的位置关系 1 确定平面的 4 个公理或定理 1 不共线的 3 点确定一个平面 2 两条相交直线确定一 个平面 3 两条平行直线确定一个平面 4 一条直线和直线外一点确定一个平面 确定直线在平面内的定理 如果直线上有两个点在平面内 则直线在平面内 两个平面的公共点的个数定理 如果两个平面有一个公共点 则必有无数个公共点 且这 些公共点的个数在同一条直线上 此定理常用来判断空间三线共点 2 点 线 面的位置关系的表示方法 3 平行公理 平行于同一直线的两直线互相平行 它反应了平行线的传递性 注意 相交 线和异面直线没有传递性 4 等角定理 如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行并且方向相同 那么这两个角 相等 当一边平行且方向相同而另一边的方向相反时 这两个角互补 可推广到空间 如 果一个二面角的两个半平面和另一个二面角的两个半平面分别平行并且方向相同 那么这 两个二面角相等 当一个半平面平行且方向相同而另一个半平面的方向相反时 这两个二 面角互补 但注意 如果一个角的两边和另一个角的两边分别垂直 那么这两个角相等或互补 不可 推广到空间 如果一个二面角的两个半平面和另一个二面角的两个半平面分别垂直 那么 这两个二面角相等或互补 5 空间直线的位置关系 1 相交直线 有且只有一个公共点 2 平行直线 在同一 平面内 没有公共点 3 异面直线 不在任何任何一个平面内 也没有公共点 两条异面直 线的作图 常借助于辅助平面 异面直线的判定 过平面外一点与平面内一点的直线 和平面内不经过该点的直线是异面 直线 异面直线所成的角 或夹角 的定义与求法 直线 a b 是异面直线 经过空间一点 O 分 别引直线 a a b b 相交直线 a b 所成的锐角 直角 叫异面直线 a b 所 成的角 求异面直线的夹角常用平移法和向量法 0 2 6 异面直线的距离 1 和两条异面直线都垂直相交的直线叫异面直线的公垂线 两条 异面直线 的公垂线有且只有一条 而和两条异面直线都垂直的直线有无数条 2 求异面直线的距 离的常用方法有 1 直接找公垂线段而求之 2 转化为求直线到平面的距离 即过其中 一条直线作平面和平行另一条直线 3 利用向量法 常利用端点在两条异面直线上的有向 2 线段在公垂线的方向向量上的投影 如图 n l2 l1 B A D C AB 为公垂线段 CD n AB n 异面直线上两点的距离公式 已知两条异面直线 a b 所成的角为 在 a b 上分别取点 E F 已知 AB 为公垂线段 长度为 d BE m AF n EF l 则 l 同侧为减 异侧为加 222 2dmnmnCos 7 1 直线与平面的位置关系 1 直线在平面内 2 直线与平面相交 3 直线与平 面平行 其中直线与平面相交 直线与平面平行都叫作直线在平面外 2 直线与平面平行的判定 如果平面内一条直线和这个平面平面平行 那么这条直线和这 个平面平行 简称为 线线平行 则线面平行 判定直线与平面平行的方法还有 1 2 aa 面面 bab aa 直线与平面平行的性质定理 如果一条直线和一个平面平行 那么经过这条直线的平面和 这个平面相交 交线和这条直线平行 简称为 线面平行 则线线平行 3 直线与平面垂直的概念 如果一条直线和平平面内任何一条直线都垂直 那么这条直 线和这个平面垂直 公理 过一点有且只有一条直线和已知平面垂直 直线和平面垂直的判定 1 一个平面内两条相交直线都垂直 那么这条直线和这个平面垂 直 2 两条平行线中有一条直线和一个平面垂直 那么另一条直线也和这个平面垂直 直线和平面垂直的性质定理 1 如果一条直线和一个平面垂直 那么这条直线和这个平 面内所有直线都垂直 2 如果两条直线都垂直于同一个平面 那么这两条直线平行 8 1 平面与平面的位置关系 1 平行 没有公共点 2 相交 有且只有一条公共 直线 两个平面的公共点都在同一条直线上 2 两个平面平行的判定 1 一个如果平面内有两条相交直线和另一个平面平行 则这两个 平面平行 简称为 线面平行 则面面平行 2 推论 如果平面内一个有两条相交直线和 另一个平面内两条相交直线平行 那么这两个平面平行 3 垂直于同一条直线的两个平面 平行 两个平面平行的性质定理 1 如果两个平行平面同时与第三个平面相交 那么它们的交线 平行 2 两个平行平面之间的距离处处相等 夹在两个平行平面之间的平行线段也相等 3 如果两个平面平行 那么一个平面内的所有直线都平行于另一个平面 3 两个平面垂直的判定 如果一个平面经过另一个平面的一条垂线 那么这两个平面互 相垂直 两个平面垂直的性质定理 1 如果两个平面垂直 那么在一个平面内垂直于它们交线的直 线垂直于另一个平面 2 如果两个平面垂直 那么从一个平面内一点作另一个平面的垂线 3 必在第一个平面内 9 三垂线定理 在平面内平面内的一条直线 如果它和这个平面的一条斜线的射影垂直 那么它 也和这条斜线垂直 三垂线定理的逆定理 在平面内平面内的一条直线 如果它和这个平面的 一条斜线垂直 那么它也和这条斜线在平面内的射影垂直 10 直线和平面所成的角 平面的一条斜线和它在平面内的射影所成的锐角 叫这条直线 和这个平面所成的角 特别当一条直线和平面垂直时 就说直线与平面所成的角是直角 当一条直线在平面内或和这个平面平行时 我们规定直线和平面所成的角为 0 所以直 线和平面所成的角的范围是0 2 利用法向量可处理线面角问题 设 为直线 与平面所成的角 为直线 的方向向量与平面的法向量之 l lv n 间的夹角 则有 图 1 或 图 2 2 2 图 1 图 2 11 最小角定理 平面的斜线和它在平面内的射影所成的角是这条斜线和这个平面内任一 条直线所成的角中最小的角 设 AB 是平面 的一条斜线 A 为斜足 直线 m 是平面 内任 一直线 AB 是 AB 在平面 内的射影 为 AB 和 m 所成的角 为 AB 和射影所成的角 1 射影 AB 和 m 所成的角 则 cos coscos 2 1 2 重要应用 空间两条异面直线 L1 与 L2 所成的角为 过空间一定点 P 作直线 L 与 2 L1 L2 所成的角都是 这样的直线 L 可作多少条 分析 1 若 0 2 则这样的直线 L 有 0 条 2 若 2 则这样的直线有 1 条 3 若 2 则这样的直线 L 有 2 条 2 4 若 则这样的直线 L 有 3 条 2 l l v v n n v v l l n n m B B A 4 5 若 则这样的直线 L 有 4 条 2 2 6 若 则这样的直线 L 有 1 条 2 12 二面角 平面内的一条直线把平面分为两部分 其中的每一部分都叫做半平面 从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫二面角 这条直线叫做二面角的棱 每个半平面叫做二面角的面 棱为 l 两个面分别为 的二面角记为 l 一个平面垂直于二面角 l 的棱 且与两个半平面的交线分别是射线 OA OB O 为垂 足 则 AOB 叫做二面角 l 的平面角 一个二面角的大小可用它的平面角的大小来衡量 二面角的平面角是多少度 就说这个二 面角是多少度 二面角大小的取值范围是 0 180 计算二面角的方法 1 定义法 常根据三垂线定理先作平面角即自二面角的一个面上一 点向另一个面引垂线