内容正文:
第13章 立体几何初步
13.2.1 平面的基本性质
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【课标要求】
1.掌握平面的表示方法,点、直线、平面的位置关系.
2.掌握关于平面基本性质的三个基本事实和三个推论.
3.会用符号表示点、直线、平面之间的位置关系.
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要点深化·核心知识提炼
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知识点1. 平面的有关概念
1.“平面”是一个只描述而不定义的原始概念,常见的桌面、黑板面、平静的水面等
都以平面的形象给我们呈现出来.几何里的平面就是从这些物体中抽象出来的,但是,几
何里的平面是无限延展的.
2.平面的表示法
(1)用一个希腊字母表示一个平面,如平面 、平面 、平面 等;
(2)用表示平面的平行四边形的四个字母表示,如平面 ;
(3)用表示平面的平行四边形的相对的两个顶点的字母表示,如平面 或者平面
.
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知识点2. 点、直线、平面的位置关系
1.点 在直线 上,记作 ;点 在直线 外,记作 ;
2.点 在平面 上,记作 ;点 在平面 外,记作 ;
3.直线 在平面 内,记作 ;直线 不在平面 内,记作 .
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知识点3. 平面的基本性质
1.与平面有关的三个基本事实
基本事
实 文字语言 图形语言 符号语言 作用
基本事
实1 过不在一条直线上的三个
点,有且只有一个平面 平面 ①确定平面的依
据;
②判定点线共面
基本事
实2 如果一条直线上的两个点在
一个平面内,那么这条直线
在这个平面内
①确定直线在平面
内的依据;
②判定点在平面内
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基本事
实 文字语言 图形语言 符号语言 作用
基本事
实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 且
,且 ①判定两平面相交
的依据;
②判定点在直线上
续表
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2.基本事实1的三个推论
推论 内容 图形 作用
推论1 经过一条直线和这条直线外的一点,有且只
有一个平面 确定平面的
依据
推论2 经过两条相交直线,有且只有一个平面
推论3 经过两条平行直线,有且只有一个平面
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题型分析·能力素养提升
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【题型一】图形语言、符号语言、文字语言
例1 用符号语言表示下列语句,并画出图形:
(1)三个平面 , , 相交于一点 ,且平面 与平面 相交于 ,平面 与平面
相交于 ,平面 与平面 相交于 ;
解 符号语言表示: , , , .
图形表示如下图.
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(2)平面 与平面 相交于 ,平面 与平面 相交于 .
解 符号语言表示:平面 平面 ,平面 平面
.图形表示如下图.
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规律方法 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,试着用文字语言叙述,再用符号语言表示.
(2)根据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.
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跟踪训练1 根据下列符号表示的语句,说明点、线、面之间的位置关系,并画出相应的图形.
(1) , ;
解 点 在平面 内,点 不在平面 内,如图所示:
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(2) , , ;
解 直线 在平面 内,直线 与平面 相交于点 ,且点 不在直线 上,如图所示:
(3) , , , .
解 直线 经过平面 外一点 和平面 上一点 ,如图所示:
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【题型二】证明点、线共面
例2 证明:两两相交且不过同一点的三条直线共面.
已知:如图所示, , , .
求证:直线 , , 在同一平面内.
证明 方法一(纳入平面法) , 和 确定一个平面 . ,
.又 , .
同理可证 . , , ,
直线 , , 在同一平面内.
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方法二(辅助平面法) , , 确定一个平面 .
, , 确定一个平面 .
, , . , , .
同理可证 , , , , 不共线的三个点 , , 既在平面 内,又在平面 内,
平面 和 重合,即直线 , , 在同一平面内.
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题后反思 1.证明点线共面的主要依据
(1)如果一条直线上的两个点都在一个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面
内(公理1);②经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面(公理2及其推论).
2.证明点线共面的常用方法
(1)证明几点共面的问题可先取三点(不共线的三点)确定一个平面,再证明其余各点
都在这个平面内;
(2)证明空间几条直线共面问题可先取两条(相交或平行)直线确定一个平面,再证明
其余直线均在这个平面内.
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跟踪训练2(1) 如果把本例中的“不过同一点”删掉,那么这三条直线是否共面?
解 不一定共面.
若三条直线两两相交,且过同一个点,有两种情况:
①这三条直线在同一个平面内相交,如图1;
图1
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图2
若三条直线两两相交,且不过同一个点,由例2可知,这三条直线共面.
②这三条直线不共面,如图2.
(2)如果把本例中的“三条直线”改为“四条直线”,那么这四条直线是否共面?试证明你的结论.
解 共面.
已知: , , , 四条直线两两相交,且不共点.
求证: , , , 四线共面.
证明:①无三线共点的情况,如图1.
图1
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设 , , , , , .因为 ,
所以 , 可确定一个平面 .
因为 , ,所以 , ,所以 ,即 .同理, ,所以 , , ,
共面.
②有三线共点的情况,如图2.
图2
设 , , 三线相交于点 ,与直线 分别交于 , , ,且 ,因为 ,所以 和
确定一个平面,设为 .
因为 , ,所以 ,所以 ,即 .
同理, , ,所以 , , , 共面. 由①②知, , , , 共面.
【题型三】证明点共线
例3 如图,在长方体 中, , 分别是 和
的中点.
(1)对角线 与平面 交于点 , , 交于点 ,求证:点 , , 共线.
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图1
证明 如图1, , , , , 确定一个平面 .
又 , 平面 , 平面 .
对角线 与平面 交于点 , 平面 ,
在平面 与平面 的交线上,
, 平面 ,且 平面 ,
平面 平面 ,
,即点 , , 共线.
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(2)证明: , , 三线共点.
图2
证明 如图2,延长 , 交于点 .
平面 , ,
平面 ,
平面 , , 平面 ,
平面 平面 ,
, , , 三线共点.
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规律方法 证明三点共线的常用方法
方法1:先找出两个平面,然后证明这三点都是这两个平面的公共点.根据公理3知,这些点都
在交线上.
方法2:选择其中两点确定一条直线,然后证明另一点也在其上.
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跟踪训练3 如图,已知平面 , ,且 ,设在梯形 中,
,且 , .求证: , , 共点.
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证明 因为在梯形 中, ,
所以 , 是梯形 的两腰,
所以 , 必定相交于一点.
如图,设 .又因为 , ,
所以 且 ,
又因为 ,所以 ,即 , , 共点.
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