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1、2022年高中數(shù)學 1.2.1平面的基本性質學案 蘇教版必修2
我們在日常生活中常見到一些物體如湖面、黑板面、桌面、玻璃面,都給我們以平面的感覺.那么我們能夠將這些面定義為平面嗎?測量中的平板儀、望遠鏡或照相機等都用三條腿的架子支撐在地面上,你知道其中的道理嗎?
1.我們知道,幾何里的平面是無限延展的,通常把水平的平面畫成一個平行四邊形,常用符號的規(guī)定是:①A∈α,讀作:“點A在平面α內(nèi)”;B?α,讀作:“點B在平面α外或點B不在平面α內(nèi)”.②A∈l,讀作:“點A在直線l上”;B?l,讀作:“點B在直線l外或點B不在直線l上”.③l?α,讀作:“直線l在平面α內(nèi)”;l?α,讀作:“
2、直線l在平面α外或直線l不在平面α內(nèi)”.
2.公理1.(1)文字語言:如果一條直線上的兩點在一個平面內(nèi),那么這條直線上所有的點都在這個平面內(nèi).
(2)符號語言:A∈l,B∈l,A∈α,B∈α?l?α.
3.公理2.(1)文字語言:如果兩個平面有一個公共點,那么它們還有其他公共點,這些公共點的集合是經(jīng)過這個公共點的一條直線.
(2)符號語言:P∈α,P∈β?α∩β=l,P∈l.
4.公理3.(1)文字語言:經(jīng)過不在同一條直線上的三點,有且只有一個平面.
(2)符號語言:A∈l,B∈l,C?l?三點A、B、C確定唯一平面α.
5.推論1:經(jīng)過一條直線和這條直線外的一點,有且只有一個平
3、面.
6.推論2:經(jīng)過兩條相交直線,有且只有一個平面.
7.推論3:經(jīng)過兩條平行直線,有且只有一個平面.,
一、公理1
公理1:如果一條直線上的兩點在一個平面內(nèi),那么這條直線上所有的點都在這個平面內(nèi).
該公理是判定直線在平面內(nèi)的依據(jù).證明一條直線在某一平面內(nèi),即只需證明這條直線上有兩個不同的點在該平面內(nèi)即可.
二、公理2
公理2:如果兩個平面有一個公共點,那么它們還有其他公共點,這些公共點的集合是經(jīng)過這個公共點的一條直線.
該公理主要用于判定或證明兩個平面相交及三點在同一條直線上.證明點共線的問題,一般轉化為證明這些點是某兩個平面的公共點(依據(jù):由點在線上,線在面內(nèi)
4、,推出點在面內(nèi)),這樣,可根據(jù)公理2證明這些點都在這兩個平面的公共直線上.證明共點問題,一般是先證明兩條直線交于一點,再證明這點在第三條直線上,而這一點是兩個平面的公共點,這第三條直線是這兩個平面的交線.
三、公理3及其三個推論
公理3:經(jīng)過不在同一條直線上的三點,有且只有一個平面.
推論1:經(jīng)過一條直線和這條直線外的一點,有且只有一個平面.
推論2:經(jīng)過兩條相交直線,有且只有一個平面.
推論3:經(jīng)過兩條平行直線,有且只有一個平面.
公理3和三個推論是證明點和點、點和線、線和線共面的重要依據(jù),是把空間問題化歸成平面問題的重要渠道.
知識點一 平面的概念及符號表示
1
5、.下列說法中,正確的有________(填序號).
①一個平面長4 m,寬2 m;
②2個平面重疊在一起比一個平面厚;
③一個平面的面積是25 cm2;
④一條直線的長度比一個平面的長度大;
⑤圓和平行四邊形都可以表示平面.
解析:根據(jù)平面定義,前4個說法均不正確,⑤正確.
答案:⑤
2.點M在直線a上,且直線a在平面α內(nèi),可記為________.
解析:點、線、面的關系采用集合中的符號來記.
答案:M∈a?α
3.根據(jù)下列條件,畫出圖形:平面α∩平面β=AB,直線CD?α,CD∥AB,E∈CD,直線EF∩β=F,F(xiàn)?AB.
解析:由題意畫圖形如下:
6、
知識點二 平面基本性質三條公理
4.平面α、β有公共點A,則α、β有________個公共點.
解析:根據(jù)公理2.
答案:無數(shù)
5.如圖,平面α∩平面β=l,A、B∈α,C∈β,C?l,直線AB∩l=D ,過A、B、C三點確定的平面為γ,則平面γ、β的交線必過點________.
解析:根據(jù)公理判定點C和點D既在平面β內(nèi)又在平面γ內(nèi),故在β與γ的交線上.
答案:C和D
6.空間任意四點可以確定________個平面.
解析:若四點共線,可確定無數(shù)個平面;若四點共面不共線,可確定一個平面;若四點不共面,可確定四個平面.
答案:1個或4個或無數(shù)
知識點三 平
7、面基本性質三條推論
7.下列命題說法正確的是________(填序號).
①空間中不同三點確定一個平面;
②空間中兩兩相交的三條直線確定一個平面;
③一條直線和一個點能確定一個平面;
④梯形一定是平面圖形.
解析:根據(jù)三個公理及推論知①②③均不正確.
答案:④
8.下列各圖的正方體中,P、Q、R、S分別是所在棱的中點,則使這四個點共面的圖形是________(把正確圖形的序號都填上).
解析:①中PS∥RQ,③中SR∥PQ,由推論3知四點共面.
答案:①③
9.點A在直線l上但不在平面α內(nèi),則l與α的公共點有__________個.
答案:0或1
8、
綜合點一 點共線的問題
10.如圖,在正方體ABCDA1B1C1D1中,設A1C∩平面ABC1D1=E,則B、E、D1三點的關系是________________________________.
解析:連接AC、A1C1、AC1,則E為A1C與AC1的交點,故E為AC1的中點.又ABC1D1為平行四邊形,所以B、E、D1三點共線.
答案:共線
11.如右圖,E、F、G、H分別是空間四邊形中AB、BC、CD、DA上的點,且EH與FG交于點O.
求證:B、D、O三點共線.
證明:∵E∈AB,H∈AD,
∴E∈平面ABD,H∈平面ABD.
∴EH?平面ABD.
9、
∵EH∩FG=O,∴O∈平面ABD.
同理可證O∈平面BCD.
∵平面ABD∩平面BCD=BD,∴O∈BD,
即B、D、O三點共線.
綜合點二 線共點問題
12.如圖,正方體ABCDA1B1C1D1中,E、F分別是棱AA1、AB的中點,求證:D1E、CF、DA三線共點.
證明:如圖,連接EF,A1B,D1C,
∵E、F為AA1、AB的中點,
∴EF綊A1B.
又∵A1B綊D1C,
∴EF綊D1C.
故直線D1E、CF在同一個平面內(nèi),且D1E、CF不平行,則D1E、CF必相交于一點,設該點為M.又∵M∈平面ABCD且M∈平面ADD1A1,∴M∈AD,即D1E、CF
10、、DA三線共點.
綜合點三 點、線共面問題
13.下列敘述中,正確的是________(填序號).
①若點P在直線l上,點P在直線m上,點P在直線n上,則l、m、n共面;
②若點P在直線l上,點P在直線m上,則l、m共面;
③若點P不在直線l上,點P不在直線m上,點P不在直線n上,則l、m、n不共面;
④若點P不在直線l上,點P不在直線m上,則l、m不共面;
⑤若點P在直線l上,點P不在直線m上,則l、m不共面.
解析:∵P∈l,P∈m,∴l(xiāng)∩m=P.由推論2知,l、m共面.
答案:②
綜合點四 同一法證直線共面
14.已知:a∥b∥c,直線l∩a=A,l∩b=B,l∩c=C.
求證:a、b、c、l四線共面.
證明:∵a∥b,∴a、b確定一個平面α.
∵A∈a,B∈b,∴A∈α,B∈α.
∴AB?α,即l?α.同理,由b∥c,得b,c確定一個平面β,可證l?β.
∴l(xiāng)、b?α,l、b?β.
∵l∩b=B,∴l(xiāng)、b只能確定一個平面.
∴α與β重合.故c在平面α內(nèi).
∴a、b、c、l四線共面.