平面的概念及画法)
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画法几何及机械制图课件:第章直线、平面
的相对位置 (一)
本文将从以下三个方面详细介绍《画法几何及机械制图课件》第一章内容,主要包括直线、平面基本概念、相互位置关系和解题技巧。
一、基本概念
直线:有无数个点组成,是长度无限的线段。
通常用一字母标记,如AB。
平面:是用无数个点组成的,长度和宽度均无限的平面。
通常用大写字母表示,如平面α。
向量:它由长度和方向两部分组成,通常用小写字母加无箭头表示,如a。
二、相互位置关系
相交:两条直线或直线与平面相交于一点。
平行:两条直线不相交,在平面外平移但方向不变。
垂直:两条直线相交,在相交点处互相垂直。
相交于无穷远处:两条平行直线或直线与平面,因长度无限,永远不相交。
但可借助扩展线找到两条直线的交点,如图1-5。
三、解题技巧
绘图法:根据问题条件用图示,找到几何实体的相对位置。
假设法:缺少某个条件时,可以先“假设”该条件成立,然后根据已知条件推出结论,并且判断假设条件是否合理。
巧用扩展线:有些相互位置关系,可能在图中表现不出来,可以利用扩展线把直线或平面延长,找到相应点的位置。
综上所述,《画法几何及机械制图课件》第一章介绍了直线、平面的基本概念和相互位置关系,以及解决几何问题的技巧。
这些基础内容是后续学习几何和机械制图必须掌握的知识点,希望同学们能够认真学习和练习,掌握相关技能,为更深入的学习打下坚实的基础。
平面及其基本性质知识点1 平面的概念平面是没有厚薄的,可以无限延伸,这是平面最基本的属性常见的桌面,黑板面,平静的水面等都是平面的局部形象指出: 平面的两个特征:①无限延展②平的(没有厚度)。
平面的表示:一般用一个希腊字母α、β、γ……来表示,还可用平行四边形对角顶点的字母来表示。
平面的画法:在立体几何中,通常画平行四边形来表示平面。
一个平面,通常画成水平放置,通常把平行四边形的锐角画成45 ,横边画成邻边的2倍长。
两个相交平面:画两个相交平面时,若一个平面的一部分被另一个平面遮住,应把被遮住部分的线段画成虚线或不画。
集合中“∈”的符号只能用于点与直线,点与平面的关系,“⊂”和“ ”的符号只能用于直线与直线、直线与平面、平面与平面的关系,虽然借用于集合符号,但在读法上仍用几何语言。
知识点2 公理1 如果一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面内指出:符号语言:,,,A l B l A B l ααα∈∈∈∈⇒⊂.知识点3 公理2如果两个平面有一个公共点,那么它们还有其他公共点,且所有这些公共点的集合是一条过这个公共点的直线指出:符号语言:P ∈α,且P ∈β⇒α∩β=l ,且P ∈l .知识点4 公理3 经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面指出:符号语言:,, ,,,,A B C A B C A B C ααβ⎫⎪∈⇒⎬⎪∈⎭不共线与β重合推论1 一条直线和直线外的一点确定一个平面.(证明见课本)指出:推论1的符号语言:A a ∉⇒有且只有一个平面α,使得A α∈,l α⊂推论2 两条相交直线确定一个平面推论3 两条平行直线有且只有一个平面三、典例解析例1 用符号语言表示下列图形中点、直线、平面之间的位置关系.例2 求证:两两相交而不通过同一点的四条直线必在同一平面内。
例3 正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,对角线A 1C∩平面BDC 1=O ,AC 、BC 交于点M ,求证:点C 1、O 、M 共线.例4 已知平面α、β、γ两两相交于三条直线l 1、l 2、l 3,且l 1、l 2、l 3不平行.求证:l 1、l 2、l 3相交于一点.基础练习:一、选择题:1.下面给出四个命题: ①一个平面长4m, 宽2m; ②2个平面重叠在一起比一个平面厚; ③一个平面的面积是25m 2; ④一条直线的长度比一个平面的长度大, 其中正确命题的个数是( )A. 0B.1C.2D.32.若点N 在直线a 上,直线a 又在平面α内,则点N ,直线a 与平面α之间的关系可记作( ) A、N α∈∈a B、N α⊂∈a C、N α⊂⊂a D、N α∈⊂a3.A,B,C表示不同的点,a, 表示不同的直线,βα,表示不同的平面,下列推理错误的是( ) A.A ααα⊂⇒∈∈∈∈ B B A ,;,B.βαβαβα⋂⇒∈∈∈∈B B A A ,;,=ABC.αα∉⇒∈⊄A A ,D.A,B,C α∈,A,B,C β∈且A ,B ,C 不共线α⇒与β重合4. 空间不共线的四点,可以确定平面的个数为( )A.0 B.1 C.1或4 D. 无法确定5. 空间 四点A ,B ,C ,D 共面但不共线,则下面结论成立的是( )A. 四点中必有三点共线 B. 四点中必有三点不共线C. AB ,BC ,CD ,DA 四条直线中总有两条平行D. 直线AB 与CD 必相交6. 空间不重合的三个平面可以把空间分成( )A. 4或6或7个部分B. 4或6或7或8个部分C. 4或7或8个部分D. 6或7或8个部分7.下列说法正确的是( )①一条直线上有一个点在平面内, 则这条直线上所有的点在这平面内; ②一条直线上有两点在一个平面内, 则这条直线在这个平面内; ③若线段AB α⊂, 则线段AB 延长线上的任何一点一点必在平面α内; ④一条射线上有两点在一个平面内, 则这条射线上所有的点都在这个平面内.A. ①②③B. ②③④C. ③④D. ②③8.空间三条直线交于同一点,它们确定平面的个数为n ,则n 的可能取值为( )A. 1B.1或3C. 1或2或3D.1或 4二、填空题:9.水平放置的平面用平行四边形表示时,通常把横边画成邻边的___________倍.10.设平面α与平面β交于直线 , A αα∈∈B ,, 且直线AB C =⋂ ,则直线AB β⋂=_____________.11.设平面α与平面β交于直线 , 直线α⊂a , 直线β⊂b ,M b a =⋂, 则M_______ .12.直线AB 、AD α⊂,直线CB 、CD β⊂,点E ∈AB ,点F ∈BC ,点G ∈CD ,点H ∈DA ,若直线HE ⋂直线FG=M ,则点M 必在直线___________上.三、解答题:13.判断下列说法是否正确?并说明理由.(1)平行四边形是一个平面; (2)任何一个平面图形都是一个平面;(3)空间图形中先画的线是实线,后画的线是虚线.14.如图,E、F、G、H分别是空间四边形AB、BC、CD、DA上的点,且EH与FG交于点O. 求证:B、D、O三点共线.15.证明梯形是平面图形。
平面的概念、画法及表示
1.平面的概念、画法及表示
【知识点的认识】
1.平面:
平面是一个只描述而不定义的最基本的概念,同集合一样是数学中的原始概念.它是一个没有大小,没有厚度
且无限延展的一个理想的几何图形,一个平面把空间分成两部分.
2.平面的画法:
通常画出平面的一部分来表示平面,用平行四边形来表示.当平面是水平放置时,平行四边形的锐角画成 45°,横边画成邻边的两倍.当一个平面的一部分被另一部分遮住时,应把被遮部分的线段画成虚线或不画.
3.平面的表示方法:
①用希腊字母α、β、γ等来表示平面,如平面α、平面β、平面γ;
②用表示平面的平行四边形的两个相对顶点的字母来表示,如平面AC,平面BD;
③用同一平面内不在同一条直线上的三点来表示,如平面ABC.
【命题方向】
例:如图所示,用符号语言可表达为()
A.α∩β=m,n⊂α,m∩n=A
B.α∩β=m,n∈α,m∩n=A
C.α∩β=m,n⊂α,A⊂m,A⊂n
D.α∩β=m,n∈α,A∈m,A∈n
分析:结合图形考查两个平面的位置关系、两条直线的位置关系,以及点与线、线与面的位置关系.
解答:如图所示,两个平面α与β相交于直线m,直线n 在平面α内,直线m 和直线n 相交于点A,
故用符号语言可表达为α∩β=m,n⊂α,m∩n=A,
故选A.
点评:本题考查平面的画法及表示,点、先、面之间的位置关系的符号表示.。
平面[学习目标] 1.了解平面的概念及表示方法.2.理解平面的公理1、公理2、公理3.3.会用符号语言准确表述几何对象的位置关系.知识点一平面的概念1.几何里所说的“平面”,是从课桌面、黑板面、海面这样的一些物体中抽象出来的.几何里的平面是无限延展的.2.平面的画法(1)水平放置的平面通常画成一个平行四边形,它的锐角通常画成45°,且横边长等于其邻边长的2倍,如图①.(2)如果一个平面被另一个平面遮挡住,为了增强它的立体感,把被遮挡部分用虚线画出来,如图②.3.平面的表示法图①的平面可表示为平面α,平面ABCD,平面AC或平面BD.思考一个平面能把空间分成几部分?答因为平面是无限延展的,一个平面把空间分成两部分.知识点二点、线、面之间的关系1.直线在平面内的概念:如果直线l上的所有点都在平面α内,就说直线l在平面α内,或者说平面α经过直线l.2.一些文字语言与数学符号的对应关系:思考若A∈a,a⊂α,是否可以推出A∈α?答根据直线在平面内定义可知,若A∈a,a⊂α,则A∈α.知识点三平面的基本性质及作用如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这AA ⊂过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面A共一的平面A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P ⇒P思考(1)两个平面的交线可能是一条线段吗?(2)经过空间任意三点能确定一个平面吗?答(1)不可能.由公理3知,两个平面的交线是一条直线.(2)不一定.只有经过空间不共线的三点才能确定一个平面.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P A,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.解(1)符号语言表示:α∩β∩γ=P,α∩β=P A,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.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)A∈α,B∉α;(2)l⊂α,m∩α=A,A∉l;(3)P∈l,P∉α,Q∈l,Q∈α.解(1)点A在平面α内,点B不在平面α内,如图①.(2)直线l在平面α内,直线m与平面α相交于点A,且点A不在直线l上,如图②.(3)直线l经过平面α外一点P和平面α内一点Q,如图③.题型二共面问题例2证明:空间不共点且两两相交的四条直线在同一平面内.证明(1)如图①,设直线a,b,c相交于点O,直线d和直线a,b,c分别交于点M,N,P,直线d和点O确定平面α.因为O∈a,M∈a,所以a⊂α.同理可证b⊂α,c⊂α.(2)如图②,设直线a,b,c,d两两相交,且任意三条不共点,交点分别是M,N,P,Q,R,G.因为a∩b=M,所以直线a和b确定平面α.因为a∩c=N,b∩c=Q,所以点N,Q都在平面α内,所以c⊂α.同理可证d⊂α,所以直线a,b,c,d共面于α.综合(1)(2),知空间不共点且两两相交的四条直线在同一平面内.跟踪训练2已知直线a∥b,直线l与a,b都相交,求证:过a,b,l有且只有一个平面. 证明如图所示.由已知a∥b,所以过a,b有且只有一个平面α.设a∩l=A,b∩l=B,∴A∈α,B∈α,且A∈l,B∈l,∴l⊂α.即过a,b,l有且只有一个平面.题型三点共线与线共点问题例3如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,点M、N、E、F分别是棱CD、AB、DD1、AA1上的点,若MN与EF交于点Q,求证:D、A、Q三点共线.证明 ∵MN ∩EF =Q , ∴Q ∈直线MN ,Q ∈直线EF , 又∵M ∈直线CD ,N ∈直线AB , CD ⊂平面ABCD ,AB ⊂平面ABCD . ∴M 、N ∈平面ABCD ,∴MN ⊂平面ABCD .∴Q ∈平面ABCD . 同理,可得EF ⊂平面ADD 1A 1. ∴Q ∈平面ADD 1A 1.又∵平面ABCD ∩平面ADD 1A 1=AD , ∴Q ∈直线AD ,即D 、A 、Q 三点共线.跟踪训练3 如图所示,在四面体A -BCD 中,E ,G 分别为BC ,AB 的中点,F 在CD 上,H 在AD 上,且有DF ∶FC =DH ∶HA =2∶3,求证:EF ,GH ,BD 交于一点. 证明 ∵E ,G 分别为BC ,AB 的中点,∴GE ∥AC .又∵DF ∶FC =DH ∶HA =2∶3, ∴FH ∥AC ,从而FH ∥GE . 故E ,F ,H ,G 四点共面. ∵FH ∥AC ,DH ∶DA =2∶5, ∴FH ∶AC =2∶5,即FH =25AC .又∵E ,G 分别为BC ,AB 的中点, ∴GE =12AC ,∴FH ≠GE ,∴四边形EFHG 是一个梯形, GH 和EF 交于一点,设为O .∵O ∈GH ,GH ⊂平面ABD ,O ∈EF ,EF ⊂平面BCD , ∴O 在平面ABD 内,又在平面BCD 内,∴O 在这两个平面的交线上,而这两个平面的交线是BD ,且交线只有这一条, ∴点O 在直线BD 上. 故EF ,GH ,BD 交于一点.分类讨论思想例4三个平面将空间分成几部分?请画出图形.分析平面具有无限延展性,任一平面都将空间分为两部分.可先对两个平面在空间中的位置分类讨论,再让第三个平面以不同的情况介入,分类解决.解(1)当平面α、平面β、平面γ互相平行(即α∥β∥γ)时,将空间分成4部分,如图①所示.(2)当平面α与平面β平行,平面γ与它们相交(即α∥β,γ与其相交)时,将空间分成6部分,如图②所示.(3)当平面α、平面β、平面γ都相交,且三条交线重合时,将空间分成6部分,如图③所示.(4)当平面α、平面β、平面γ都相交,且三条交线共点,但互不重合时,将空间分成8部分,如图④所示.(5)当平面α、平面β、平面γ两两相交,且三条交线平行时,将空间分成7部分,如图⑤所示.1.在下列各种面中,不能被认为是平面的一部分的是()A.黑板面B.乒乓球桌面C.篮球的表面D.平静的水面2.点P在直线l上,而直线l在平面α内,用符号表示为()A.P⊂l⊂αB.P∈l∈αC.P⊂l∈αD.P∈l⊂α3.若一直线a在平面α内,则正确的作图是()4.下列图形表示两个相交平面,其中,画法正确的是()5.(1)空间任意4点,没有任何3点共线,它们最多可以确定________个平面.(2)空间5点,其中有4点共面,它们没有任何3点共线,这5个点最多可以确定_______个平面.一、选择题1.下列有关平面的说法正确的是()A.平行四边形是一个平面B.任何一个平面图形都是一个平面C.平静的太平洋面就是一个平面D.圆和平行四边形都可以表示平面2.如图,用符号语言可表示为()A.α∩β=m,n⊂α,m∩n=AB.α∩β=m,n∈a,m∩n=AC.α∩β=m,n⊂α,A⊂m,A⊂nD.α∩β=m,n∈a,A∈m,A∈n3.下列说法正确的是()A.经过三点确定一个平面B.两条直线确定一个平面C.四边形确定一个平面D.不共面的四点可以确定4个平面4.一条直线和直线外的三点所确定的平面有()A.1个或3个B.1个或4个C.1个,3个或4个D.1个,2个或4个5.已知α、β为平面,A、B、M、N为点,a为直线,下列推理错误的是()A.A∈a,A∈β,B∈a,B∈β⇒a⊂βB.M∈α,M∈β,N∈α,N∈β⇒α∩β=MNC.A∈α,A∈β⇒α∩β=AD.A、B、M∈α,A、B、M∈β,且A、B、M不共线⇒α、β重合6.空间四点A、B、C、D共面而不共线,那么这四点中()A.必有三点共线B.必有三点不共线C.至少有三点共线D.不可能有三点共线7.如图所示,在正方体ABCDA1B1C1D1中,O为DB的中点,直线A1C交平面C1BD于点M,则下列结论错误的是()A.C1,M,O三点共线B.C1,M,O,C四点共面C.C1,O,A,M四点共面D.D1,D,O,M四点共面二、填空题8.设平面α与平面β相交于l,直线a⊂α,直线b⊂β,a∩b=M,则M_______l.9.平面α∩平面β=l,点M∈α,N∈α,点P∈β,且P∉l,又MN∩l=R,过M,N,P三点所确定的平面记为γ,则β∩γ=_______.10.若直线l与平面α相交于点O,A、B∈l,C、D∈α,且AC∥BD,则O,C,D三点的位置关系是________.11.如果一条直线与一个平面垂直,那么,称此直线与平面构成一个“正交线面对”.在一个正方体中,由两个顶点确定的直线与含有四个顶点的平面构成的“正交线面对”的个数是________.三、解答题12.如图,直角梯形ABDC中,AB∥CD,AB>CD,S是直角梯形ABDC所在平面外一点,画出平面SBD和平面SAC的交线.13.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,设线段A1C与平面ABC1D1相交于点Q,求证:B,Q,D1三点共线.当堂检测答案1.答案 C解析平面的各部分都是“平”的,那么不能作为平面的部分只能是“曲”的,所以黑板面、乒乓球桌面、平静的水面均可作为平面的一部分,而篮球的表面是一个曲面,不能作为平面的一部分.2.答案 D解析点与线之间是元素与集合的关系,用∈表示;线与面之间是集合与集合的关系,用⊂表示.3.答案 A解析B中直线a不应超出平面α;C中直线a不在平面α内;D中直线a与平面α相交.4.答案 D解析A中没有画出平面α与平面β的交线,也没有完全按照实、虚线的画法法则作图,故A不正确;B,C中交线的画法不对,且实、虚线的画法也不对,故B,C都不正确.5.答案(1)4(2)7解析(1)可以想象三棱锥的4个顶点,它们总共确定4个平面.(2)可以想象四棱锥的5个顶点,它们总共确定7个平面.课时精练答案一、选择题1.答案 D解析我们用平行四边形表示平面,但不能说平行四边形就是一个平面,故A项不正确;平面图形和平面是两个概念,平面图形是有大小的,而平面无法度量,故B项不正确;太平洋面是有边界的,不是无限延展的,故C项不正确;在需要时,除用平行四边形表示平面外,还可用三角形、梯形、圆等来表示平面,故D项正确.2.答案 A解析α与β交于m,n在α内,m与n交于A.3.答案 D解析对于A,若三点共线,则错误;对于B项,若两条直线既不平行,也不相交,则错误;对于C项,空间四边形就不止确定一个平面.4.答案 C解析若三点在同一直线上,且与已知直线平行或相交,或该直线在由该三点确定的平面内,则均确定1个平面;若三点有两点连线和已知直线平行时可确定3个平面;若三点不共线,且该直线在由该三点确定的平面外,则可确定4个平面.5.答案 C解析∵A∈α,A∈β,∴A∈α∩β.由公理可知α∩β为经过A的一条直线而不是A.故α∩β=A的写法错误.6.答案 B解析如图①②所示,A、C、D均不正确,只有B正确.7.答案 D解析在题图中,连接A1C1,AC,则AC∩BD=O,A1C∩平面C1BD=M.∴三点C1,M,O在平面C1BD与平面ACC1A1的交线上,即C1,M,O三点共线,∴选项A,B,C均正确,D不正确.二、填空题8.答案∈解析因为a∩b=M,a⊂α,b⊂β,所以M∈α,M∈β.又因为α∩β=l,所以M∈l.9.答案直线PR解析如图,MN⊂γ,R∈MN,∴R∈γ.又∵R∈l,∴R∈β.又∵P∈γ,P∈β,∴β∩γ=PR.10.答案共线解析∵AC∥BD,∴AC与BD确定一个平面,记作平面β,则α∩β=直线CD.∵l∩α=O,∴O∈α.又∵O∈AB⊂β,∴O∈直线CD,∴O,C,D三点共线.1111.答案 36解析 正方体的一条棱长对应着2个“正交线面对”,12条棱长共对应着24个“正交线面对”;正方体的一条面对角线对应着1个“正交线面对”,12条面对角线对应着12个“正交线面对”,共有36个.三、解答题12.解 很明显,点S 是平面SBD 和平面SAC 的一个公共点,即点S 在交线上.由于AB >CD ,则分别延长AC 和BD 交于点E ,如图所示,∵E ∈AC ,AC ⊂平面SAC ,∴E ∈平面SAC .同理,可证E ∈平面SBD .∴点E 在平面SBD 和平面SAC 的交线上,则连接SE ,直线SE 就是平面SBD 和平面SAC 的交线.13.证明 如图所示,连接A 1B ,CD 1.显然B ∈平面A 1BCD 1,D 1∈平面A 1BCD 1.所以BD 1⊂平面A 1BCD 1.同理BD 1⊂平面ABC 1D 1.所以平面ABC 1D 1∩平面A 1BCD 1=BD 1.因为A 1C ∩平面ABC 1D 1=Q ,所以Q ∈平面ABC 1D 1.又因为A 1C ⊂平面A 1BCD 1,所以Q ∈平面A 1BCD 1.所以Q ∈BD 1,即B ,Q ,D 1三点共线.。