内容正文:
第八章 立体几何初步
8.4.2 空间点、直线、平面之间的
位置关系
目 标 素 养
1.了解空间中两条直线的三种位置关系,理解两异面直线的定义,会用平面衬托来画异面直线,提升直观想象素养.
2.了解直线与平面、平面与平面的位置关系,并会用图形语言和符号语言表示,提升直观想象和数学抽象素养.
3.能利用某些特殊空间图形(如长方体)判断空间点、直线、平面的位置关系,提升逻辑推理素养.
知 识 概 览
课前·基础认知
1.异面直线
(1)定义:不同在 任何一个平面内 的两条直线.
(2)异面直线的画法:如果直线a,b为异面直线,为了表示它们不共面的特点,作图时,通常用一个或两个平面衬托,如图.
① ②
2.空间两条直线的位置关系
微思考1 分别在两个平面内的两条直线一定是异面直线吗?
提示:不一定.可能平行、相交或异面.
3.直线与平面的位置关系
微思考2 “直线与平面不相交”与“直线与平面没有公共点”是一回事吗?
提示:不是.前者包括直线与平面平行及直线在平面内这两种情况,而后者仅指直线与平面平行.
4.两个平面 的位置关系
微思考3 (1)若一个平面内的任意一条直线都与另一个平面平行,那么这两个平面之间有什么位置关系?
提示:因为一个平面内任意一条直线都与另一个平面平行,所以该平面与另一平面没有公共点,根据两平面平行的定义知,这两个平面平行.
(2)分别位于两个平行平面内的两条直线有什么位置关系?
提示:分别位于两个平行平面内的直线一定无公共点,故它们的位置关系是平行或异面.
课堂·重难突破
一 空间中两条直线的位置关系
典例剖析
1.如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1,判断下列直线的位置关系:
(1)直线A1B与直线D1C的位置关系是 ;
(2)直线A1B与直线B1C的位置关系是 ;
(3)直线D1D与直线D1C的位置关系是 ;
(4)直线AB与直线B1C的位置关系是 .
答案:(1)平行 (2)异面 (3)相交 (4)异面
解析:根据题目条件知,直线A1B与直线D1C在平面A1BCD1内,且没有交点,则两直线平行;直线D1D与直线D1C相交于D1;点A1,B,B1在一个平面A1BB1内,C不在平面A1BB1内,则直线A1B与直线B1C异面.同理,直线AB与直线B1C异面.
规律总结
1.判定两条直线平行或相交,可利用平面几何知识去判断.
2.判定两条直线是异面直线的方法
(1)定义法:由定义判断两直线不可能在
同一平面内.
(2)重要结论:连接平面内一点与平面外
一点的直线,和这个平面内不经过此点的
直线是异面直线.用符号语言可表示为A∉α,B∈α,l⊂α,B∉l⇒AB与l是异面直线(如图).
学以致用
1.在空间四边形ABCD中,E,F分别为对角线AC,BD的中点,则BE与CF( )
A.平行 B.异面 C.相交 D.以上均有可能
答案:B
解析:假设BE与CF是共面直线,设此平面为α,则E,F,B,C∈α,所以BF,CE⊂α,而A∈CE,D∈BF,所以A,D∈α,即有A,B,C, D∈α,与ABCD为空间四边形矛盾,所以BE与CF是异面直线.
二 空间中直线与平面的位置关系
典例剖析
2.若直线上有一点在平面外,则下列结论正确的是( )
A.直线上所有的点都在平面外
B.直线上有无数多个点都在平面外
C.直线上有无数多个点都在平面内
D.直线上至少有一个点在平面内
B
解析:因为直线上有一点在平面外,所以直线不在平面内,直线与平面可能平行,可能相交.所以直线上至多有一个点在平面内,故A,C,D错误.不论直线与平面平行还是直线与平面相交,直线上都有无数多个点在平面外,故B正确.
规律总结 直线与平面位置关系的判断
(1)掌握空间直线与平面位置关系的分类,用分类讨论的方法解决问题.可借助正方体、长方体等模型进行判断.
(2)要证明:直线在平面内,只要证明:直线上两点在平面α内;要证明:直线与平面相交,只需说明直线与平面只有一个公共点;要证明:直线与平面平行,则需说明直线与平面没有公共点.
学以致用
2.(多选题)下列说法正确的是( )
A.若直线a在平面α外,则a∥α
B.若直线a与平面α相交,则a与α内无数条直线相交
C.如果a,b是两条直线,a∥b,那么a平行于经过b的任何一个平面
D.若直线a∥b,b⊂α,则a平行于平面α内的无数条直线
答案:BD
解析:对于A,直线a与平面α还可能相交,故A不正确;B正确;对于C,当a与b在同一平面内时,结论不成立,故C不正确;D正确.故选BD.
三 空间中平面与平面的位置关系
典例剖析
3.(多选题)下列说法正确的是( )
A.若平面α与平面β有无数个公共点,则α与β重合
B.若平面α内有无数个点到平面β的距离相等且不为0,则α与β平行或相交
C.若平面α∥β,a⊂α,b⊂β,则a与b平行或异面
D.若平面α∩β=b,a⊂α,则a与β一定相交
答案:BC
解析:对于A,α与β也可能相交,故A错误;B正确;
对于C,因为平面α∥β,所以α与β没有公共点.
又a⊂α,b⊂β,所以a与b没有公共点,
所以a与b可能平行,也可能异面,故C正确;
对于D,可知a⊂α,b⊂α,两直线在同一平面内,可能相交,也可能平行,故D错误.故选BC.
规律总结 判断两个平面的位置关系的关键是判断这两个平面是否有公共点.若有公共点,则它们相交;若没有公共点,则它们平行.
学以致用
3.若两个平面内分别有一条直线,且这两条直线是异面直线,则这两个平面( )
A.有有限个公共点
B.有无数个公共点
C.没有公共点
D.没有公共点或有无数个公共点
答案:D
解析:如图,直线AB与直线CC1异面,平面ABCD与平面CDD1C1相交,有无数个公共点;平面ABB1A1与平面CDD1C1平行,没有公共点.
随堂训练
1.不重合的两个平面可以把空间分成( )
A.3部分 B.3或4部分
C.4部分 D.2或3或4部分
答案:B
解析:当两个平面相互平行时,把空间分成3部分.当两个平面相交时,把空间分成4部分.所以不重合的两个平面可以把空间分成3或4部分.故选B.
2.若a是平面α外的一条直线,则直线a与平面α内的直线的位置关系是( )
A.平行 B.相交
C.异面 D.平行、相交或异面
答案:D
解析:若a∥α,则a与α内的直线平行或异面;若a与α相交,则a与α内的直线相交或异面.
3.下列说法正确的是( )
A.若直线l上有无数个点不在平面α内,则l∥α
B.若直线l与平面α相交,则直线l与平面α内的任意直线都是异面直线
C.若直线l与平面α平行,则l与平面α内的直线平行或异面
D.若平面α∥平面β,直线a⊂α,直线b⊂β,则直线a∥b
答案:C
解析:对于A,直线l也可能与平面相交;对于B,直线l与平面内不过交点的直线是异面直线,而与过交点的直线相交;对于D,两平行平面内的直线可能平行,也可能异面.C正确.
4.(多选题)如图,G,H,M,N分别是正三棱柱的顶点或所在棱的中点,则表示直线GH,MN是异面直线的图形有( )
答案:BD
解析:图A中,GH∥MN.
图B中,G,H,N三点共面,但M∉平面GHN,因此直线GH与MN异面.
图C中,连接GM(图略),可知GM∥HN,因此GH与MN共面.
图D中,G,M,N三点共面,但H∉平面GMN,因此GH与MN异面.所以选BD.
5.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中判断下列位置关系:
(1)AD1所在的直线与平面B1BCC1的位置关系是 .
(2)平面A1BC1与平面ABCD的位置关系是 .
答案:(1)平行 (2)相交
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