内容正文:
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§4 空间图形的基本关系与公理
4.1 空间图形基本关系的认识
4.2 空间图形的公理(一)
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学习目标 1.理解空间中点、线、面的位置关系(重点);2.理解空间中平行直线、相交直线、异面直线、平行平面、相交平面等概念(重点);3.掌握三个公理及推论,并能运用它们去解决有关问题(重、难点).
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知识点一 点、线、面之间的位置关系
一些文字语言与数学符号的对应关系:
位置关系 图形表示 符号表示
点与直线的位置关系 点A在直线a外 A∉a
点B在直线a上 B∈a
预习教材P22-24完成下面的问题:
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a∩b=O
点与平面的位置关系 点A在平面α内 A∈α
点B在平面α外 B∉α
直线与直线的位置关系 平行 a∥b
相交
异面
a与b异面
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aα
a∩α=A
a∥α
α∥β
α∩β=a
任何一个平面内
直线与平面的位置关系 线在面内
线面相交
线面平行
平面与平面的位置关系 面面平行
面面相交
异面直线 不同在 的两条直线,叫作异面直线
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【预习评价】
(1)若A∈a,aα,是否可以推出A∈α?
提示 根据直线在平面内定义可知,若A∈a,aα,则A∈α.
(2)长方体的一个顶点与12条棱和6个面分别有哪些位置关系?
提示 顶点与12条棱所在直线的关系是在棱上,不在棱上;顶点和6个面的关系是在面内,在面外.
(3)长方体的棱所在直线与面之间有几种位置关系?
提示 棱在平面内,棱所在直线与平面平行和棱所在直线与平面相交.
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知识点二 平面的基本性质及作用
两点
lα
公理 内容 图形 符号 作用
公理1 如果一条直线上的 在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内(即直线在平面内) A∈l,B∈l,且A∈α,B∈α⇒
既可判定直线和点是否在平面内,又能说明平面是无限延展的
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有且只有
公理2 经过不在同一条直线上的三点, 一个平面(即可以确定一个平面) A,B,C三点不共线⇒存在唯一的平面α,使A,B,C∈α 一是确定平面;二是证明点、线共面问题;三是判断两个平面重合的依据
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通过这个点的
公共直线
公理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
P∈α,且P∈β⇒α∩β=l,且P∈l 一是判断两个平面相交的依据;二是证明点共线问题的依据;三是证明线共点问题的依据
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【预习评价】
(1)两个平面的交线可能是一条线段吗?
提示 不可能.由公理3知,两个平面的交线是一条直线.
(2)经过空间任意三点能确定一个平面吗?
提示 不一定.只有经过空间不共线的三点才能确定一个平面.
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题型一 三种语言间的相互转化
【例1】 用符号语言表示下列语句,并画出图形.
(1)三个平面α,β,γ相交于一点P,且平面α与平面β相交于PA,平面α与平面γ相交于PB,平面β与平面γ相交于PC;
(2)平面ABD与平面BDC相交于BD,平面ABC与平面ADC相交于AC.
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解 (1)符号语言表示:α∩β∩γ=P,α∩β=PA,α∩γ=PB,β∩γ=PC,图形表示如图①.
(2)符号语言表示:平面ABD∩平面BDC=BD,平面ABC∩平面ADC=AC,图形表示如图②.
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规律方法 (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,试着用文字语言表示,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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【训练1】 如图,用符号表示下列图形中点、直线、平面之间的位置关系.
解 在(1)中,α∩β=l,a∩α=A,a∩β=B.
在(2)中,α∩β=l,aα,bβ,a∩l=P,b∩l=P.
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题型二 空间点、线、面的位置关系
【例2】 如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AC与BD相交于点M,则下列说法中正确的是 ( )
①点M在直线AC上,点B在直线A1B1外;②直线AC与BD相交,直线AC与A1D1相交;③平面AA1B1B与平面D1DCC1平行;④直线AC与平面A1B1C1D1相交;⑤直线BC与A1B1异面.
A.①③④