内容正文:
2.1 空间点、直线、平面之间的位置关系
2.1.1 平面
学 习 目 标
核 心 素 养
1.了解平面的概念,掌握平面的画法及表示方法.(难点)
2.能用符号语言描述空间点、直线、平面之间的位置关系.(重点)
3.能用图形、文字、符号三种语言描述三个公理,理解三个公理的地位与作用.(难点、易错点)
1.通过对平面有关概念的学习,培养直观想象的数学素养.
2.通过平面基本性质的应用,培养逻辑推理、直观想象的数学素养.
1.平面的概念
几何里所说的“平面”,是从课桌面、黑板面、海面这样的一些物体中抽象出来的.几何里的平面是无限延展的.
思考:一个平面能否把空间分成两部分?
[提示] 因为平面是无限延展的,一个平面把空间分成两部分.
2.平面的画法
(1)水平放置的平面通常画成一个平行四边形,它的锐角通常画成45°,且横边长等于其邻边长的2倍.如图①.
(2)如果一个平面被另一个平面遮挡住,为了增强它的立体感,把被遮挡部分用虚线画出来.如图②.
① ②
3.平面的表示法
上图①的平面可表示为平面α、平面ABCD、平面AC或平面BD.
4.平面的基本性质
公理
内容
图形
符号
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
A∈l,B∈l,且A∈α,B∈α⇒l⊂α
公理2
过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面
A,B,C三点不共线⇒存在唯一的平面α使A,B,C∈α
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
P∈α,P∈β⇒α∩β=l且P∈l
思考:经过空间任意三点能确定一个平面吗?
[提示] 不一定,只有经过空间不共线的三点才能确定一个平面.
1.用符号表示“点A在直线l上,l在平面α外”,正确的是( )
A.A∈l,lα
B.A∈l,l⊄α
C.A⊂l,l⊄α
D.A⊂l,lα
[答案] B
2.如图所示的平行四边形MNPQ表示的平面不能记为( )
A.平面MN
B.平面NQP
C.平面α
D.平面MNPQ
A [表示平面不能用一条线段的两个端点表示,但可以表示为平面MP,选A.]
3.任意三点可确定平面的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.1或无数个
D [当这三点共线时,可确定无数个平面;当这三点不共线时,可确定一个平面.]
立体几何三种语言的相互转化
【例1】 用符号表示下列语句,并画出图形.
(1)平面α与β相交于直线l,直线a与α,β分别相交于点A,B;
(2)点A,B在平面α内,直线a与平面α交于点C,点C不在直线AB上.
[解] (1)用符号表示:α∩β=l,a∩α=A,a∩β=B,如图.
(2)用符号表示:A∈α,B∈α,a∩α=C,CAB,如图.
三种语言的转换方法:
(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)要注意符号语言的意义. 如点与直线的位置关系只能用“∈”或“”,直线与平面的位置关系只能用“⊂”或“⊄”.
(3)由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.
1.用符号语言表示下列语句,并画出图形:
(1)三个平面α,β,γ相交于一点P,且平面α与平面β相交于PA,平面α与平面γ相交于PB,平面β与平面γ相交于PC;
(2)平面ABD与平面BDC相交于BD,平面ABC与平面ADC相交于AC.
[解] (1)符号语言表示:α∩β∩γ=P,α∩β=PA,α∩γ=PB,β∩γ=PC,图形表示:如图
①.
(2)符号语言表示:平面ABD∩平面BDC=BD,平面ABC∩平面ADC=AC,图形表示:如图
②.
点线共面问题
【例2】 如图,已知:a ⊂α,b⊂α,a∩b=A,P∈b,PQ∥a,求证:PQ⊂α.
[证明] ∵PQ∥a,∴PQ 与 a 确定一个平面β.
∴直线a⊂β,点 P∈β.
∵P∈b,b⊂α,∴P∈α.
又∵a⊂α,∴α与β重合.∴PQ⊂α.
解决点线共面问题的基本方法:
2.求证:两两相交且不过同一点的三条直线必在同一个平面内.
[解] 已知:AB∩AC=A,AB∩BC=B,AC∩BC=C.
求证:直线AB,BC,AC共面.
证明:法一:因为AC∩AB=A,所以直线AB,AC可确定一个平面α.
因为B∈AB,C∈AC,所以B∈α,C∈α,故BC⊂α.
因此直线AB,BC,AC都在平面α内,
所以直线AB,BC,AC共面.
法二:因为A不在直线BC上,
所以点A和直线BC可确定一个平面α.
因为B∈BC,所以B∈α,又A∈α,所以AB⊂α.同理AC⊂α,故直线AB,BC,AC共面.
法三:因为A,B,C三点不在