内容正文:
8.6.3 平面与平面垂直的判定定理
1.理解二面角的有关概念,会作二面角的平面角,会求简单二面角的平面角.(重难点)
2.掌握两个平面互相垂直的概念,能用定义和判定定理判定面面垂直.(重点)
二面角
在日常生活中,有很多平面与平面相交的例子.
类似地,我们需要先引进二面角的概念,用以刻画两个相交平面的位置关系,进而研究两个平面互相垂直.
2
半平面
半平面
1.半平面:平面上的一条直线将平面分割成两部分,每一部分叫半平面.
2.二面角的定义:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角. 这条直线叫做二面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面.
l
A
B
β
α
.P
.Q
3.二面角的记法:
二面角α-AB-β或二面角α-l-β
二面角P-AB-Q或P-l-Q.
二面角的棱
二面角的面
一、 二面角及其平面角
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4.二面角的画法
Ⅰ.平卧式:
A
B
l
A
B
l
A
B
C
D
Ⅱ.直立式:
A
B
A
B
l
4
如图,在日常生活中,我们常说“把门开大一些”,是指哪个角大一些? 受此启发,你认为应该怎样刻画二面角的大小呢?
思考1:如何刻画二面角的大小
问题2 在二面角的棱上任取一点,在两个半平面内分别作垂直于棱的射线形成的角度是唯一确定的吗?为什么?
P
A
B
不能. 因为角的大小会由于所作射线的位置不一样而不同,而度量一个量的基本要求是“唯一性”.
是唯一确定的.根据等角定理.
问题1 在二面角的棱上任取一点,从该点出发,分别在两个半平面内任作一条射线,可得一个平面角,这样的平面角能用来刻画二面角的大小吗?为什么?
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二、二面角的平面角
在二面角α-l-β的棱l上任取一点O,以点O为垂足
在半平面α和β内分别作垂直于棱l的射线OA和OB
射线OA和OB构成的∠AOB叫做二面角的平面角
二面角的平面角必须满足:
③角的边都要垂直于二面角的棱
①角的顶点在棱上
②角的两边分别在两个面内
大小与点O的位置无关.
直二面角的定义:我们把平面角是直角的二面角叫做直二面角.
锐二面角
直二面角
钝二面角
α(β)
l
A(B)
O
α
β
l
A
B
O
θ=0o
θ =180o
二面角的大小可以用它的平面角来度量,二面角的平面角是多少度,就说这个二面角是多少度.
二面角的平面角的范围:
[ 0, π]
注意区分各种角的取值范围:
异面直线所成角:___________,线面角:____________.
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三、两平面垂直
定义:一般地, 两个平面相交,如果它们所成的二面角是直二面角,就说这两个平面互相垂直.
若平面α与β垂直,记作α⊥β
如下图,画两个互相垂直的平面时,通常把表示平面的两个平行
四边形的一组边画成垂直.
在明确两个平面互相垂直的定义的基础上,我们来研究两个平面垂直的判定和性质。
观察 如图,建筑工人砌墙时,如何使所砌的墙和水平面垂直?从中你能得到什么启发?
猜想:一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直.
已知:AB⊥β,AB α. 求证:α⊥β.
∪
证明:
在平面β内过B点作直线BE⊥l,
设α∩β=l,
∪
∵AB⊥β,BE β, ∴AB⊥BE.
∵AB⊥β,l β,
∴AB⊥l.
∪
则∠ABE就是二面角α-l-β的平面角,
∴二面角α-l-β是直二面角,
∴α⊥β.
α
β
l
A
B
E
四、平面与平面垂直的判定定理:
图形语言
符号语言
简记:线面垂直 面面垂直
文字语言:如果一个平面过另一个平面的垂线,那么这两个平面互相垂直.
证明面面垂直的方法:
1.定义法(证二面角是直二面角)
2.面面垂直的判定定理
1.判断:如果平面α内有一条直线垂直于平面β内的一条直线,
则α⊥β.( )
2.对于直线m,n和平面α,β,能得出α⊥β的一个条件是
A.m⊥n,m∥α,n∥β B.m⊥n,α∩β=m,n⊂α
C.m∥n,n⊥β,m⊂α D.m∥n,m⊥α,n⊥β
例1 已知:如右图, 正方体ABCD-A'B'C'D'. 求证:平面A'BD⊥平面ACC'A'.
例2 AB是圆O的直径,PA垂直于圆O所在的平面,C是圆周上不同于A,B的任意一点.求证:平面PAC⊥平面PBC.
1.你还能发现哪些面互相垂直?
2.三棱锥P-ABC的四个面的形状是怎样的?
3.你能找到二面角P-BC-A的一个平面角吗?
面PAC ⊥面ABC;
面PAB ⊥面ABC
都是直角三角形
∠PCA
反思:
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练1 如图所示,在四面体A-BCD中,BD=a,
AB=AD=CB=CD=AC=a.
求证:平面ABD⊥平面BCD.
大本P103 例2
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练2 已知四边形ABCD是正方形,PA⊥平面ABCD,且PA=AB.则
(1)二面角B-PA-D的平面角的大小为 ;
(2)二面角B-PA-C的平面角的大小为 ;
(3)二面角A-PD-C的平面角的大小为 .
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课堂小结
本节课你学会了哪些主要内容?
(1)什么是二面角?
(2)面面垂直的定义是什么?
(3)面面垂直的判定定理是什么?
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