内容正文:
第二章 点、直线、平面之间的位置关系
2.1 空间点、直线、平面之间的位置关系
2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系
[学习目标] 1.理解空间中直线与直线之间的位置关系(重点). 2.理解异面直线的概念、画法及判定(重点、难点).3.掌握公理4,等角定理及异面直线所成的角,并能用它们解决一些简单的问题(重点、易错点).
[知识提炼·梳理]
1.空间直线的位置关系
(1)异面直线.
①定义:把不同在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线.
②画法:(通常用平面衬托)
(2)空间两条直线的位置关系.
温馨提示 不能误认为分别在不同平面内的两条直线为异面直线.
如图所示,虽然有a⊂α,b⊂β,即a,b分别在两个不同的平面内,但是因为a∩b=O,所以a与b不是异面直线.
2.平行公理(公理4)与等角定理
(1)公理4.
文字表述:平行于同一条直线的两条直线互相平行.这一性质叫做空间平行线的传递性.
符号表述:eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(a∥b,,b∥c))⇒a∥c.
(2)等角定理.
空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.
3.异面直线所成的角
(1)定义:已知两条异面直线a,b,经过空间任一点O作直线a′∥a,b′∥b,则异面直线a与b所成的角就是直线a′与b′所成的锐角(或直角).
(2)范围:0°<θ≤90°.特别地,当θ=90°时,a与b互相垂直,记作a⊥b.
[思考尝试·夯基]
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)没有公共点的两条直线是平行直线.( )
(2)互相垂直的两条直线是相交直线.( )
(3)即不平行又不相交的两条直线是异面直线.( )
(4)不在同一平面内的两条直线是异面直线.( )
解析:异面直线既不平行,也不相交,故(1)选项错误.(3)选项正确;互相垂直不一定相交,因为有异面垂直,故(2)选项错误;不在同一平面内的两条直线平行或异面,故(4)选项错误.
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)×
2.若空间两条直线a和b没有公共点,则a与b的位置关系是( )
A.共面
B.平行
C.异面
D.平行或异面
解析:若直线a和b共面,则由题意可知a∥b;若a和b不共面,则由题意可知a与b是异面直线.
答案:D
3.一条直线与两条异面直线中的一条平行,则它和另一条的位置关系是( )
A.平行或异面
B.相交或异面
C.异面
D.相交
解析:如图,在正方体ABCDA1B1C1D1中,AA1与BC是异面直线,又AA1∥BB1,AA1∥DD1,显然BB1∩BC=B,DD1与BC是异面直线.
答案:B
4.长方体的一条体对角线与长方体的棱所组成的异面直线有________对.
解析:如图所示,在长方体AC1中,与对角线AC1成异面直线位置的是:A1D1、BC、BB1、DD1、A1B1、DC,所以组成6对异面直线.
答案:6
5.如图,点G,H,M,N分别是三棱柱的顶点或所在棱的中点,则表示直线GH,MN是异面直线的图形是________(填序号).
解析:①中HG∥MN,③中GM∥HN且GM≠HN,故HG、NM必相交,②④正确.
答案:②④
类型1 空间两直线位置关系的判定(自主研析)
[典例1] 已知a,b,c是三条直线,且a与b异面,b与c异面,试判断a与c的位置关系,并画图说明.
解:直线a与c的位置关系有三种,如图所示.
直线a与c可能平行(如图①所示),也可能相交(如图②所示),还可能异面(如图③所示).
归纳升华
空间两条直线位置关系的判定方法
(1)判定两条直线平行或相交可用平面几何的方法去判断,而两条直线平行也可以用公理4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.
[变式训练] 如图所示,在长方体ABCDA1B1C1D1中,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________.
解析:根据探究知道直线A1B与直线D1C在平面A1BCD1中,且没有交点,则两直线平行,所以①应该填“平行”;点A1、B、B1在平面A1BB1内,而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.所以②④应该填“异面”;直线D1D与直线D1C相交于D1点,所以③应该填“相交”.
答案:①平行 ②异面 ③相交 ④异面
类型2 平行公理和等角定理的应用