内容正文:
第八章 立体几何初步
8.5.2 直线与平面平行
空间直线与平面的位置关系有哪几种?
α
a
A
α
a
α
a
直线在平面内
直线与平面相交
直线与平面平行
复习引入
在直线与平面的位置关系中,平行是一种非常重要的关系.它不仅应用广泛,而且是学习平面与平面平行的基础.
为了美化城市,许多城市实施“景观工程”,对现有平顶房进行“平改坡”,将平顶改成尖顶,并铺上彩色瓦片.
如图,工人们在施工时,是如何确保尖顶屋脊EF与平顶ABCD平行的呢?
今天就让我们来探究一下吧!
问题 根据定义,直线与平面平行是指直线与平面没有公共点.直接用定义去判断直线和平面平行与否是否方便?为什么?
由于直线的无限延伸和平面的无限延展,以致很难直接判断直线与平面是否有公共点.
平面可以看作是直线“编织”而成的“直线网”,因而直线a与平面α没有公共点等价于直线a和平面α内的任意直线都没有交点.但我们也不可能逐一检验平面α内的每条直线.
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问题 我们能否通过检验平面α内较少条数的直线与平面α外的直线的位置关系来达到目的?如果可以,可以减少到几条?
我们先从一条直线开始.
设b是平面α内的一条直线,若b与a无交点,能推出a // α吗?
b与a异面
α
b
a
b与a平行
α
b
a
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如上图,当直线b在平面α内,且b//a时,“直观感觉”此时a//α.
你能用一些生活中的实例来加以佐证吗?
b与a平行
α
b
a
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直观感知1 门扇的两边是平行的,当门扇绕着一边转动时,另一边与墙面有公共点吗?
此时门扇转动的一边与墙面平行吗?
a
b
α
在门扇的旋转过程中:
直线a在门框所在的平面α外
直线b在门框所在的平面α内
直线a与b始终是平行的
推出:直线a与平面α没有公共点,
直线a与平面α平行
新课导入
没有公共点,因此平行
直观感知2 将一块矩形硬纸板ABCD平放在桌面上,把这块纸板绕边DC转动,在转动的过程中(AB离开桌面),DC的对边AB与桌面有公共点吗?边AB与桌面平行吗?
在硬纸板转动过程中:
直线AB在桌面所在的平面外
直线CD在桌面所在的平面内
直线AB与CD始终是平行的
推出:边AB与桌面没有公共点,边AB与桌面平行
总结:平面外的一条直线不管怎么移动,只要保证直线与平面内的一条直线平行,那么这条直线就不会与平面有公共点,即直线与平面平行。
1. 文字语言: 如果平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,那么该直线与此平面平行。
2. 图形语言:
3. 符号语言:
a
b
α
三者缺一不可!
直线与平面平行的判定定理
新课讲授
直线与平面平行的判定定理告诉我们,欲证直线与平面平行,可通过证明直线间的平行来实现,这里蕴含着怎样的数学思想?
线线平行
线面平行
推出
空间问题
平面问题
转 化
直线与平面平行的判定定理
简述为:线线平行线面平行
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例2 求证:空间四边形相邻两边中点的连线平行于经过另外两边的平面.
已知:空间四边形ABCD中,E,F分别是AB,AD的中点.
求证:EF//平面BCD.
B
C
A
D
E
F
证明:
今后要证明一条直线与一个平面平行,只要在这个平面内找出一条与此直线平行的直线就可以了.
【变式】在空间四边形ABCD中,E、F分别为AB、AD上的点,若 ,则EF与平面BCD的位置关系是 .
A
B
C
D
E
F
EF//平面BCD
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追问2 什么条件下,α内的直线与a平行呢?
问题 根据前述判定定理,我们已经研究了直线与平面平行的充分条件.下面我们将研究已知直线与平面平行,可以得到什么结论.
追问1 若直线a与平面α平行,则a与α内的任意一条直线是什么位置关系?
a
b
α
a
b
α
a与b平行
a与b异面
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假设a与α内的直线b平行,那么由基本事实的推论3,过直线a、 b有唯一的平面β.
这样,我们可以把直线b看成是过直线a的平面β与平面α的交线.于是可得如下结论:
过直线a的平面β与平面α相交于b,则a//b.
下面,我们来证明这一结论.
1. 文字语言:一条直线和一个平面平行,则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行。
作用:
判定直线与直线平行的重要依据。
关键:
寻找平面与平面的交线。
直线与平面平行的性质定理
简述为:线面平行线线平行
2. 图形语言:
3. 符号语言:
α
m
β
l
a
b
例3 如右图的一块木料中,棱BC平行面A'C'.
(1) 要经过面A'C'内的一点P和棱BC将木料锯开, 在木料表面应该怎样画线?
(2) 所画的线与平面AC是什么位置关系?
解:(1)如右图,在平面A'C内,过点P作直线EF,使EF//B