内容正文:
第八章 立体几何初步
8.5.1 直线与直线平行
目 标 素 养
1.借助长方体,抽象出空间直线与直线平行的关系,了解基本事实4,能用基本事实4证明和寻求空间中的直线与直线平行,提升直观想象素养.
2.理解等角定理,会用等角定理证明空间中两角之间的相等或互补关系,提升逻辑推理素养.
3.通过对基本事实4和等角定理的学习与应用,提升直观想象和逻辑推理核心素养.
知 识 概 览
课前·基础认知
1.基本事实4
基本事实4表述的性质通常叫做平行线的 传递性 .
微思考 平面中有哪些常用的证明两直线平行的定理?
提示:平行四边形的对边平行,三角形的中位线平行于底边,梯形的中位线平行于两底边,平行线分线段成比例定理等.
2.等角定理
微训练 已知AB∥PQ,BC∥QR,∠ABC=30°,则∠PQR等于
( )
A.30°
B.30°或150°
C.150°
D.以上结论都不对
答案:B
课堂·重难突破
一 基本事实4的应用
典例剖析
1.如图,在空间四边形ABCD中,E,F分别是AB,AD的中点,G,H分别是BC,CD边上的点,且 .求证:四边形GHFE是梯形.
所以EF∥HG,且EF≠HG,
所以四边形GHFE是梯形.
规律总结
证明两条直线平行的方法
(1)平行线的定义;
(2)三角形中位线定理、平行四边形的性质、平行线分线段成比例定理等;
(3)基本事实4.
学以致用
1.如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是AB,BC的中点,E1,F1分别是A1D1,C1D1的中点.
求证:EE1∥FF1.
证明:如图,连接EF,E1F1,A1C1,AC.
在长方体ABCD-A1B1C1D1中,
因为AA1 CC1,所以四边形AA1C1C是平行四边形,
所以AC A1C1.
因为E,F分别是AB,BC的中点,
所以EF E1F1,所以四边形EFF1E1是平行四边形,
所以EE1∥FF1.
二 等角定理的应用
典例剖析
2.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,M1分别为AD和A1D1的中点.
求证:(1)四边形BB1M1M为平行四边形;
(2)∠BMC=∠B1M1C1.
证明:(1)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,
∵ADA1D1,M,M1分别为AD,A1D1的中点,
∴AMA1M1,∴四边形AMM1A1为平行四边形,
∴MM1AA1.又AA1BB1,∴MM1BB1,
∴四边形BB1M1M为平行四边形.
(2)由(1)知四边形BB1M1M为平行四边形,∴B1M1∥BM.
同理可得四边形CC1M1M为平行四边形,∴C1M1∥CM.
又∠BMC与∠B1M1C1的两边方向相同,
∴∠BMC=∠B1M1C1.
规律总结 在立体几何中,常用等角定理来证明两个角相等或互补,在证明两个角的两边对应平行后,应注意借助图形说明两个角的两边方向相同或相反,进而得出结论.
学以致用
2.如图,不共面的三条直线a,b,c交于点O,在直线a上分别取点A和A1,直线b上分别取点B和B1,直线c上分别取点C和C1,且点A,A1,B,B1,C,C1在点O同侧, ,求证: △ABC∽△A1B1C1.
则在平面OAB和平面OAC中,有A1B1∥AB,A1C1∥AC,
又∠BAC与∠B1A1C1的两边方向相同,
∴∠BAC=∠B1A1C1.
同理∠ABC=∠A1B1C1.
∴△ABC∽△A1B1C1.
随堂训练
1.在三棱锥P-ABC中,PB⊥BC,E,D,F分别是AB,PA,AC的中点,则∠DEF等于( )
A.30° B.45° C.60° D.90°
答案:D
解析:如图,因为E,D,F分别是AB,PA,AC的中点,
所以DE∥PB,EF∥BC,
由∠DEF与∠PBC的两边方向相同,
得∠DEF=∠PBC=90°.
2.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G,H,M,N分别是AB,BC,A1B1,BB1,C1D1,CC1的中点,则下列结论正确的是( )
A.直线GH和MN平行,GH和EF相交
B.直线GH和MN平行,MN和EF相交
C.直线GH和MN相交,MN和EF异面
D.直线GH和EF异面,MN和EF异面
答案:B
3.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是正方形AA1D1D,正方形CC1D1D的中心,G,H分别是AB,BC的中点,则直线EF与直线GH的位置关系是( )
A.相交 B.异面
C.平行 D.不能确定
答案:C
解析:如图,连接AD1,CD1,AC,则E,F分别为AD1,CD1的中点.
由三角形中位线定理,知EF∥AC,GH∥AC,所以EF∥GH.
故选C.
4.已知角α和角β的两边分别平行且一组边的方向相同,另一组边的方向相反.若α=45°,则β= .
答案:135°
5.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别是CD,AD的中点.求证:
(1)四边形MNA1C1是梯形.
(2)∠DNM=∠D1A1C1.
证明:(1)如图,连接AC.
因为M,N分别是CD,AD的中点,
所以MN∥AC,MN= AC.
又AC∥A1C1,AC=A1C1,
所以MN∥A1C1,且MN≠A1C1,
所以四边形MNA1C1是梯形.
(2)由(1)可知MN∥A1C1,又ND∥A1D1,∠DNM与∠D1A1C1的两边方向相同,所以∠DNM=∠D1A1C1.
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