三垂线定理及其逆定理
- 格式:doc
- 大小:206.00 KB
- 文档页数:2
三垂线定理及其逆定理【学习内容分析】“三垂线定理”是安排在“直线与平面的垂直的判定与性质”后进行学习的。
它是线面垂直性质的延伸。
利用三垂线定理及其逆定理,可将空间两直线垂直与平面两直线垂直进行互相转化,具体应用表现例如辅助我们做二面角平面角等。
所以在立体几何中有核心定理的作用。
【课程目标】一.知识与技能目标理解和掌握三垂线定理及其逆定理的内容、证明和应用。
二.过程与方法目标1通过对定理的学习,培养学生观察、猜想和论证数学问题的能力。
三.情感、态度和价值观目标3、培养学生逻辑推理证明的能力和相互转化的思想。
【教学重点和难点】一.教学重点定理的理解和运用二.教学难点如何在具体图形中找出适合三垂线定理(或逆定理)的直线和平面。
【教学方法】以教师为主导,以学生为主体,以能力发展为目标,从学生的认识规律出发进行启发式教学,运用小组学习合作探究。
【教学过程】一复习引入:1.复习提问1、回顾直线与平面垂直的相关性质以及射影、斜线等概念;设计意图(因为平面的垂线、平面的斜线及射影是三垂线定理的基础,直线与平面垂直的判定与性质又是证明三垂线定理的基本方法,因此我用提问的形式让学生温故知新,作好新课的铺垫。
)2.有意设疑,引入新课。
平面的垂线垂直于平面内的每一条直线;平面的斜线不能垂直于平面的每一条直线,但也不是与每一条直线都不垂直。
那么平面的斜线与平面内的直线在什么情况下是垂直的呢?学生思考后,我再引导学生利用三角板和直尺在桌面上搭建模型(如图),使直尺与三角板的斜边垂直,引导学生猜想发现规律。
经过实验,发现直尺与三角板在平面内的直角边垂直时便与斜边垂直。
启发学生把猜想、实验后得到的结论总结出来,表达成数学命题:平面内的一条直线如果和平面的斜线的射影垂直,那么就和平面的这条斜线垂直(板书)设计意图(为了唤起学生学习的兴趣,把学生的注意力集中起来,调动学生的思维积极性,我通过提出问题,创设情景,引导学生观察、猜想,发现新的知识,培养学生的探索能力)二、新课讲授:由以上的分析,我们可以抽象出如下的一个图。
三垂线定理定义:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线在这个平面内的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直。
三垂线定理的逆定理:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线垂直,那么它也和这条斜线在平面的射影垂直。
具体如下:1,三垂线定理描述的是PO(斜线),AO(射影),a(直线)之间的垂直关系.2,a与PO 可以相交,也可以异面.3,三垂线定理的实质是平面的一条斜线和平面内的一条直线垂直的判定定理.关于三垂线定的应用,关键是找出平面(基准面)的垂线.至于射影则是由垂足,斜足来确定的,因而是第二位的.从三垂线定理的证明得到证明a⊥b的一个程序:一垂,二射,三证.即第一,找平面(基准面)及平面垂线第二,找射影线,这时a,b便成平面上的一条直线与一条斜线.第三,证明射影线与直线a垂直,从而得出a与b垂直。
扩展资料:三垂线定理与逆定理的核心就是两两垂直。
其中射影就是斜线的一端到另一端到平面的垂线段的连线。
三垂线定理:影垂不怕线斜(形影不离),即垂直射影垂斜线。
三垂线定理逆定理:斜垂影随其身(影随其身),即:垂直斜线垂射影。
三垂线定理及其逆定理 【2 】常识点: 1.三垂线定理;; 2.三垂线定理的逆定理; 3.分解运用; 教授教养进程:1.三垂线定理:平面内一条直线,假如和这个平面的一条斜线在平面内的射影垂直,那么这条直线就和这条斜线垂直;已知:,PA PO 分离是平面α的垂线和斜线,AO 是PO 在平面α的射影,,a α⊂a AO ⊥. 求证:a PO ⊥; 证实: 解释:(1)线射垂直(平面问题)⇒线斜垂直(空间问题)(2)证实线线垂直的办法:界说法;线线垂直剖断定理;三垂线定理;(3)三垂线定理描写的是PO(斜线).AO(射影).a(直线)之间的垂直关系. (4)直线a 与PO 可以订交,也可以异面.(5)三垂线定理的本质是平面的一条斜线和平面内的一条直线垂直的剖断定理. 例1.已知P 是平面ABC 外一点,,PA ABC AC BC ⊥⊥. P2.写出三垂线定理的逆命题,并证实它的准确性; 命题: 已知:求证:证实: 解释:例2.在空间四边形ABCD 中,设,AB CD AC BD ⊥⊥. 求证:(1)AD BC ⊥;(2)点A 在底面BCD 上的射影是BCD ∆的垂心;例3.求证:假如一个角地点平面外一点到角的双方的距离相等,那么这点在平面内的射影在这个角的等分线上 已知: 求证:解释:可以作为定理来用.例5.已知:Rt ABC ∆中,,3,42A AB AC π∠===,PA 是面ABC 的斜线,3PAB PAc π∠=∠=.(1)求PA 与面ABC 所成的角的大小;(2)当PA 的长度等于若干的时刻,点P 在平面ABC 内的射影正好落在边BC 上; PDABC第3页,-共3页2.已知:PA ⊥平面PBC ,,PB PC M =是BC 的中点. 求证:BC AM ⊥;3.填空并证实:(1)在四面体ABCD 中,对棱互相垂直,则A 在底面BCD 上的射影是底面BCD 的心. (2)在四面体ABCD 中,AB.AC.AD互相垂直,则A 在底面BCD 上的射影是底面BCD 的心 (3)在四面体ABCD 中,AB=AC=AD ,则A 在底面BCD 上的射影是底面BCD 的心.(4)在四面体ABCD 中,极点A 到BC.CD.DB 的距离相等,则A 在底面BCD 上的射影是底面BCD 的心.4.正方体1111D C B A ABCD -中棱长a ,点P 在AC 上,Q 在BC 1上,AP =BQ =a, (1)求直线PQ 与平面ABCD 所成角的正切值; (2)求证:PQ⊥AD .5.在正方体1111D C B A ABCD -中,设E 是棱1AA 上的点,且1:1:2A E EA =,F 是棱AB 上的点,12C EF π∠=.求AF :FB.6.点P 是ABC ∆地点平面外一点,且PA ⊥平面ABC.若O 和Q 分离是ΔABC 和ΔPBC 的垂心,试证:OQ ⊥平面PBC.7.已知EAF ∠在平面α内,,,AT P PAE PAF αα⊂∉∠=∠,,,EAT FAT PD D αα∠=∠⊥∈.求证:D AT ∈;。
三垂线定理与空间向量王尚志 张思明2020年-8-18(zt3)在新课程推进的过程中,老师们经常讨论有关“三垂线定理”的问题,下面我们谈一下三垂线定理与空间向量的关系,提供老师一些思路。
三垂线定理及其逆定理:平面外的一条直线l ,在平面α的投影内的射线为'l ,直线a α⊂,若 'a l ⊥,则 a l ⊥;(三垂线定理)若 a l ⊥,则 'a l ⊥(三垂线定理的逆定理)关于三垂线定理的证明,从图上一目了然,l 上的一点向平面α做垂线0l ,这个垂线0l 与直线a 垂直。
因此,可以看出,如果a l ⊥,那么a 就与直线l 和直线0l 所在的平面α垂直,当然,a 就一定垂直于这个平面上的直线'l 。
同样的,可以看出,如果'a l ⊥,那么a 就与直线'l 和直线0l所在的平面垂直,当然,a 就一定垂直于这个平面上的直线l 。
三垂线定理及其逆定理,可以帮助我们建立空间想象力。
用空间向量认识三垂线定理及其逆定理我们构造另外一个图。
从向量的角度来说,向量a →是直线a 的方向向量;向量b →是直线l 的方向向量;直线l 上的点向平面α做垂线,向量c →就是这条垂线的方向向量,当然,它也是平面α的法向量;向量d →是直线l 在平面α投影'l 的方向向量。
这样三垂线定理及其逆定理可以表述为:若向量a →垂直于向量b →,则向量a →垂直于向量d →。
(三垂线定理)若向量a →垂直于向量d →,则向量a →垂直于向量b →。
(三垂线定理的逆定理)从条件我们知道,向量c →是平面α的法向量,它垂直于平面α的任何一个向量,当然它也垂直于向量a →,即0a c →→=g 。
有了这个准备,三垂线定理及其逆定理的证明就很明显了。
关于三垂线定理的证明,由于a b →→⊥,即0a b →→=g 。
我们知道,向量b →和向量c →是不共线的,向量b →和向量c →的线性组合可以表示它们所在平面的任何一个向量,所以向量d →可以用它们的线性组合表示,即d b c λμ→→→=+。
三垂线定理及其逆定理
知识点:
1、三垂线定理;;
2、三垂线定理得逆定理;
3、综合应用; 教学过程:
1.三垂线定理:平面内一条直线,如果与这个平面得一条斜线在平面内得射影垂直,那么这条直线就与这条斜线垂直;
已知:,PA PO 分别就是平面α得垂线与斜线,AO 就是PO 在平面α得射影,,a α⊂a AO ⊥。
求证:a PO ⊥; 证明: 说明:
(1)线射垂直(平面问题)⇒线斜垂直(空间问题); (2)证明线线垂直得方法:定义法;线线垂直判定定理;三垂线定
理;
(3)三垂线定理描述得就是PO(斜线)、AO(射影)、a(直线)之间得垂直关系。
(4)直线a 与PO 可以相交,也可以异面。
(5)三垂线定理得实质就是平面得一条斜线与平面内得一条直线垂直得判定定理。
例1、已知P 就是平面ABC 外一点,,PA ABC AC BC ⊥⊥。
求证:PC BC ⊥。
例2、已知PA ⊥正方形ABCD 所在平面,O 为对角线BD 得
求证:,PO BD PC BD ⊥⊥。
例4、在正方体1AC 中,求证:1111
1,AC B D AC BC ⊥⊥; 2.写出三垂线定理得逆命题,并证明它得正确性;
命题: 已知:
求证: 证明: 说明:
例2.在空间四边形ABCD 中,设,AB CD AC BD ⊥⊥。
求证:(1)AD BC ⊥;
(2)点A 在底面BCD 上得射影就是BCD ∆得垂心; 例3、求证:如果一个角所在平面外一点到角得两边得距离相等这点在平面内得射影在这个角得平分线上 已知: 求证:
说明:可以作为定理来用。
P
C
例5.已知:Rt ABC ∆中,,3,42
A A
B A
C π
∠=
==,PA 就是面ABC 得斜线,3
PAB PAc π
∠=∠=。
(1)求PA 与面ABC 所成得角得大小;
(2)当PA 得长度等于多少得时候,点P 在平面ABC 内得射影恰好落在边BC 上;
作业:
1、正方体1111D C B A ABCD -,,E F 分别就是1,A A AB 上得点,1EC EF ⊥、 求证: 1EF EB ⊥。
2、已知:PA ⊥平面PBC ,,PB PC M =就是BC 得中点。
求证:BC AM ⊥;
3、填空并证明: (1)在四面体ABCD 中,对棱互相垂直,则A 在底面BCD
BCD 得 心。
(2)在四面体ABCD 中,AB 、AC、AD互相垂直,则A 在底面BCD 上得射影就是底面BCD 得 心
(3)在四面体ABCD 中,AB=AC=AD ,则A 在底面BCD 上得射影就是底面BCD 得 心。
(4)在四面体ABCD 中,顶点A 到BC 、CD 、DB 得距离相等,则A 在底面BCD 上得射影就是底面BCD 得 心。
4、正方体1111D C B A ABCD -中棱长a ,点P 在AC 上,Q 在BC 1上,AP =BQ =a, (1)求直线PQ 与平面ABCD 所成角得正切值; (2)求证:PQ⊥AD .
5、在正方体1111D C B A ABCD -中,设E 就是棱1AA 上得点,且1:1:2A E EA =,F 就是棱AB 上得点,12
C EF π
∠=。
求AF:FB 。
6、点P 就是ABC ∆所在平面外一点,且PA ⊥平面ABC 。
若O 与Q 分别就是ΔABC 与ΔPBC 得垂心,试证:OQ ⊥平面PBC 。
7、已知EAF ∠在平面α内,,,AT P PAE PAF αα⊂∉∠=∠,,,EAT FAT PD D αα∠=∠⊥∈。
求
证:D AT ∈;
B。