高考数学 第七章 第三节空间点、直线、平面之间的位置关系课件 理.ppt

第三节空间点、直线、平面之间的位置关系,1.平面的基本性质,两点,一条直线上的三点,有且只,有一,【即时应用】(1)思考：三个公理的作用分别是什么？你能说出公理2的几个推论吗？提示：公理1的作用：()判断直线在平面内；()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：()判定两平面相交；()作两平面的交线；()证明点共线,公理2的三个推论为：()经过一条直线和这条直线外的一点，有且只有一个平面；()经过两条相交直线，有且只有一个平面；()经过两条平行直线，有且只有一个平面,(2)判断下列说法的正误(请在括号中填写“”或“”)如果两个不重合的平面,有一条公共直线a，就说平面,相交，并记作=a()两个平面,有一个公共点a，就说,相交于过a点的任意一条直线()两个平面,有一个公共点a，就说,相交于a点，并记作=a()两个平面abc与dbc相交于线段bc(),【解析】根据平面的性质公理3可知对；对于，其错误在于“任意”二字上；对于，错误在于=a上；对于，应为平面abc和平面dbc相交于直线bc.答案：,(3)平面,相交，在,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,个,0,2.空间中两直线的位置关系(1)空间两直线的位置关系,符号语言,公共点,ab,个,ab=a,个,a,b是异面直线,0,1,(2)平行公理和等角定理平行公理平行于_的两条直线平行用符号表示：设a,b,c为三条直线，若ab,bc，则ac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_,同一条直线,相等或,互补,(3)异面直线所成的角定义：已知两条异面直线a,b，经过空间中任一点o作直线aa,bb，把a与b所成的_叫做异面直线所成的角(或夹角)范围：_.,锐角(或直角),【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,(2)已知a、b是异面直线，直线c平行于直线a，则下列结论是否正确(请在括号中填写“”或“”)c与b一定是异面直线()c与b一定是相交直线()c与b不可能是平行直线()c与b不可能是相交直线()【解析】c与b可能相交，错；c与b也可能异面，错；c与b不可能是平行直线，否则与条件矛盾，对.答案：,3.空间直线与平面、平面与平面的位置关系,a=a,1,0,a,a,=l,0,无数,无数,【即时应用】(1)判断下列说法是否正确(请在括号中填写“”或“”)经过不同的三点有且只有一个平面()分别在两个平面内的两条直线一定是异面直线()垂直于同一平面的两直线是平行直线()垂直于同一平面的两平面是平行平面()(2)两个不重合的平面可把空间分成_部分,【解析】(1)应为经过不在一条直线上的三点有且只有一个平面，错；分别在两个平面内的两条直线可能平行，错；对；垂直于同一平面的两平面可能相交，错.(2)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：(1)(2)3或4,热点考向1平面的基本性质及其应用【方法点睛】平面基本性质的常见应用及解法(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,(2)证明点或线共面问题，一般有两种途径：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；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：先由两点确定一条直线，再证其他各点都在这条直线上；直接证明这些点都在同一条特定直线上(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)以下四个命题中不共面的四点中，其中任意三点不共线；若点a、b、c、d共面，点a、b、c、e共面，则点a、b、c、d、e共面；若直线a、b共面，直线a、c共面，则直线b、c共面；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，bcad且bc=ad，beaf且be=af，g，h分别为fa，fd的中点.证明：四边形bchg是平行四边形；c，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)根据平行四边形的判定方法证明；证明efch，由此构成平面，再证点d在该平面上【规范解答】(1)选b.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，所以正确.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；不正确；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.,(2)由题设知，fg=ga，fh=hd，所以ghad且gh=ad,又bcad且bc=ad，故ghbc且gh=bc，所以四边形bchg是平行四边形,c，d，f，e四点共面理由如下：由beaf且be=af，g是fa的中点知，begf且be=gf，所以四边形efgb是平行四边形，所以efbg.由知bgch，所以efch，故ec，fh共面.又点d在直线fh上，所以c，d，f，e四点共面.,【互动探究】本例第(2)题的条件不变，如何证明“fe，ab，dc交于一点”？【证明】由例题可知，四边形ebgf和四边形bchg都是平行四边形，故可得四边形echf为平行四边形echf，且ec=df四边形ecdf为梯形fe，dc交于一点，设fedc=m,mfe，fe平面bafe，m平面bafe同理m平面badc又平面bafe平面badc=ba，mbafe,ab,dc交于一点,【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,【变式备选】如图，空间四边形abcd中，e，f，g，h分别是ab，ad，bc，cd上的点，设eg与fh交于点p求证：p、a、c三点共线,【证明】egfh=p，peg，eg平面abc，p平面abc同理p平面adc.p为平面abc与平面adc的公共点又平面abc平面adc=ac.pac.p、a、c三点共线,热点考向2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】异面直线所成角的论证和计算是本节的重点.,【例2】(2012福州模拟)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)acbd(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pqmn，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pqac.同理可证qmbd.由pqac，qmbd，pqqm可得acbd，故a正确；由pqac可得ac截面pqmn，故b正确；异面直线pm与bd所成的角等于pm与pn所成的角，故d正确；综上知，c错误，故选c.,【反思感悟】解决此类问题常出现的错误是不能挖掘题中的条件，不能将问题适当地转化；另外，由于图形复杂、空间想象力不够，分析问题不到位，感到无从下手，也是常出现的问题,【变式训练】设a，b，c，d是空间四个不同的点，在下列命题中，不正确的是()(a)若ac与bd共面，则ad与bc共面(b)若ac与bd是异面直线，则ad与bc是异面直线(c)若ab=ac，db=dc，则adbc(d)若ab=ac，db=dc，则ad=bc,【解析】选d.对于a，易知点a，b，c，d共面，故ad与bc共面，所以a正确；对于b，假设ad与bc不异面，则可得ac与bd共面，与题意矛盾，故b正确；对于c，如图，e为bc中点，易证得直线bc平面ade，从而adbc，故c正确；对于d，当四点构成空间四面体时，只能推出adbc，但二者不一定相等,故d错误.,热点考向3异面直线的判定及所成的角【方法点睛】1.求异面直线所成的角的常用方法求异面直线所成的角的常用方法是平移法，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,【例3】(2012厦门模拟)如图所示，在正方体abcd-a1b1c1d1中，(1)求a1c1与b1c所成角的大小；(2)若e、f分别为ab、ad的中点，求a1c1与ef所成角的大小.【解题指南】利用正方体中的平行关系，将两异面直线所成的角转化成三角形的内角进行求解,【规范解答】(1)如图，连接ac、ab1，由abcd-a1b1c1d1是正方体，知aa1c1c为平行四边形，所以aca1c1，从而b1c与ac所成的角就是a1c1与b1c所成的角.由ab1=ac=b1c可知b1ca=60,即a1c1与b1c所成角为60.,(2)如图，连接bd，由aa1cc1，且aa1=cc1可知a1acc1是平行四边形，aca1c1.ac与ef所成的角就是a1c1与ef所成的角.ef是abd的中位线，efbd.又acbd,efac,即所求角为90.,【反思感悟】1.求异面直线所成的角时，常采用平行平移的方法，转化为三角形的内角来求解.解题时常常借助三角形的中位线来完成角的转化.2.在求异面直线所成的角时常犯的错误是忽视角的范围，如在解三角形的过程中求得三角形内角的余弦值为负时，必须转化为(0，内的角,【变式训练】如图，在正方体abcda1b1c1d1中，求：(1)异面直线ab与a1d1所成的角；(2)ad1与dc1所成的角.,【解析】(1)a1b1ab，而a1d1a1b1，a1d1ab，ab与a1d1所成的角为90.(2)连接ab1，b1d1，ab1dc1，ab1与ad1所成的角即为dc1与ad1所成的角.又ad1=ab1=b1d1，ab1d1为正三角形.ad1与ab1所成的角为60.ad1与dc1所成的角为60.,【变式备选】在空间四边形abcd中，已知ad=1，bc=且adbc，对角线求ac和bd所成的角【解析】如图，分别取ad、cd、ab、bd的中点e、f、g、h，连接ef、fh、hg、ge、gf.,由三角形的中位线定理知efac，且ef=，gebd，且ge=.ge和ef所成的锐角(或直角)就是ac和bd所成的角.同理，ghad，hfbc，又adbc，ghf=90，gf2=gh2+hf2=1，在efg中，eg2+ef2=1=gf2，gef=90，即ac和bd所成的角为90.,1.(2012重庆高考)设四面体的六条棱的长分别为1，1，1，1，和a,且长为a的棱与长为的棱异面，则a的取值范围是()【解析】选a.构造四面体abcd，使ab=a,cd=ad=ac=bc=bd=1,取cd中点e，则ae=be=在abe中，a，即0a.所以a的取值范围是0a.,2.(2012莆田模拟)“直线a,b为异面直线”是“直线a,b不相交”的()(a)充分不必要条件(b)必要不充分条件(c)充要条件(d)既不充分也不必要条件【解析】选a.直线a,b异面，则a,b一定不相交；反之，若直线a,b不相交，则a,b除了异面外还可能平行,3.(2013三明模拟)平面，的公共点多于两个，则，垂直;，至少有三个公共点;，至少有一条公共直线;，至多有