知识讲解_空间点线面的位置关系(基础)
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高中空间点线面之间位置关系知识点总结第一章 空间几何体(一)空间几何体的结构特征(1)多面体——由若干个平面多边形围成的几何体.旋转体——把一个平面图形绕它所在平面内的一条定直线旋转形成的封闭几何体。
其中,这条定直线称为旋转体的轴。
(2)柱,锥,台,球的结构特征1.1棱柱——有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的几何体叫做棱柱。
1.2圆柱——以矩形的一边所在的直线为旋转轴,其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫圆柱.2.1棱锥——有一个面是多边形,其余各面是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的几何体叫做棱锥。
2.2圆锥——以直角三角形的一直角边所在的直线为旋转轴,其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫圆锥。
3.1棱台——用一个平行于底面的平面去截棱锥,我们把截面与底面之间的部分称为棱台. 3.2圆台——用平行于圆锥底面的平面去截圆锥,底面与截面之间的部分叫做圆台.4.1球——以半圆的直径所在直线为旋转轴,半圆旋转一周形成的旋转体叫做球体,简称球. (二)空间几何体的三视图与直观图1.投影:区分中心投影与平行投影。
平行投影分为正投影和斜投影。
2.三视图——正视图;侧视图;俯视图;是观察者从三个不同位置观察同一个空间几何体而画出的图形;画三视图的原则: 长对齐、高对齐、宽相等3.直观图:直观图通常是在平行投影下画出的空间图形。
4.斜二测法:在坐标系'''x o y 中画直观图时,已知图形中平行于坐标轴的线段保持平行性不变,平行于x 轴(或在x 轴上)的线段保持长度不变,平行于y 轴(或在y 轴上)的线段长度减半。
重点记忆:直观图面积=原图形面积 (三)空间几何体的表面积与体积 1、空间几何体的表面积①棱柱、棱锥的表面积: 各个面面积之和②圆柱的表面积 ③圆锥的表面积2S rl r ππ=+④圆台的表面积22Srl r Rl R ππππ=+++ ⑤球的表面积24S R π=⑥扇形的面积公式213602n R S lr π==扇形(其中l 表示弧长,r 表示半径) 2、空间几何体的体积①柱体的体积 V S h =⨯底 ②锥体的体积 13V S h =⨯底③台体的体积 1)3V S S S S h =++⨯下下上上( ④球体的体积343V R π=第二章 直线与平面的位置关系2.1空间点、直线、平面之间的位置关系2.1.11 平面含义:平面是无限延展的2 平面的画法及表示(1)平面的画法:水平放置的平面通常画成一个平行四边形,锐角画成450,且横边画成邻边的2倍长(如图)(2)平面通常用希腊字母α、β、γ等表示,如平面α、平面β等,也可以用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面AC 、平面ABCD 等。
空间点、线、面之间的位置关系1.线与线的位置关系:平行、相交、异面(特别注意一下:垂直只是相交与异面当中的特殊情况,我们说相交有相交垂直,异面有异面垂直)2.线与面的位置关系:线在面内(选择题时一定要考虑)、线面平行、线面相交3.如何确定一个平面?方法(1)三个不共线的点可以确定一个平面方法(2)两条相交线可以确定一个平面方法(3)两条平行线可以确定一个平面4.如何证明三点共线?具体的做法:就是把其中两点确定的直线作为两个面的交线,证明剩下这一点是这两个面的交点,那么交点必在交线上,则三点共线。
5.如何证明线线平行?方法(1)利用三角形或梯形的中位线方法(2)利用平行四边形方法(3)利用线段对应成比例(通常题目中会出现三等份点或四等份点)方法(4)垂直于同一个面的两条直线互相平行方法(5)借助一个性质:两个面相交,其中一个面内的一条直线平行于另一个面,则这条线平行于两个面的交线(利用这个性质来证明在以往的高考中出现过若干次,同学们需要注意一下)6.如何证明线面平行?方法(1)只需证明这条直线与平面内的一条直线平行即可,简称线线平行推出线面平行。
方法(2)只需把这条直线放入一个合适的平面内,然后证明这个平面与已知平面平行即可,简称面面平行推出线面平行。
特别注意:直线平行于平面,可以得出直线与平面内无数条直线平行,但得不出与平面内任意一条直线平行。
7.如何证明面面平行?只需证明其中一个面内的两条相交线分别平行于另一个面即可。
8.如何证明线面垂直?只需证明这条直线分别与平面内的两条相交线互相垂直即可。
特别注意:直线垂直于平面,可以得出直线与平面内任意一条直线都垂直。
9.如何证明面面垂直?只需证明其中一个面内的一条直线垂直与另一个面即可。
特别注意:面面垂直,既得不出两个面内的任意两条直线互相垂直,也得不出其中一个面内的任意一条直线都垂直于另一个面。
10.异面直线的夹角范围是多少?如何求出异面直线的夹角?夹角范围是:0°~ 90°在求异面直线的夹角时,要把两条异面直线平移使它们出现交点,有时只需平移一条,有时两条都需要平移,这个过程中用得比较多的是中位线,当平移后两条直线出现交点时,复杂些的在三角形中利用余弦定理来求。
空间中点、线、面的位置关系一、平面的基本性质(1)点和直线的基本性质:连接两点的线中,最短;过两点一条直线,并且一条直线。
(2)平面的基本性质:1如果一条直线的点在一个平面内,那么这条直线上的所有点在这个平面内。
这时我们就说或。
作用:判断直线在平面内。
2经过不在同一直线的三点,有且只有个平面。
也可以简单地说成:的三点确定一个平面。
过不共线的三点A、B、C的平面,通常记作:。
3如果不重合的两个平面有个公共点,那么它们有且只有条过这个点的公共直线。
如果两个平面有一条公共直线,则称这两个平面。
这条公共直线叫做这两个平面的(3)平面的基本性质的推论:1经过一条直线和直线的一点,有且只有个平面。
2经过两条直线,有且只有个平面。
3经过两条直线,有且只有个平面。
(4)共面与异面直线:共面:空间中的几个点或几条直线,如果都在,我们就说它们共面。
共面的两条直线的位置关系有和两种。
异面直线:既又的直线叫异面直线。
判断两条直线为异面直线的方法:与一平面相交于一点的直线与这个平面内任一不过该点的直线是异面直线。
(5)符号语言:点A在平面α内,记作;点A不在平面α内,记作。
直线l在平面α内,记作;直线l不在平面α内,记作。
平面α与平面β相交于直线a, 记作 .直线l和直线m相交于点A,记作,简记作:。
基本性质01可以用集合语言描述为:如果点A α,点B α,那么直线AB α。
例1. 已知三条直线a、b、c两两相交但不共点,求证:a、b、c共面。
例2.已知三条平行线a 、b 、c 都与直线d 相交.求证:它们共面.例 3.正方体1111D C B A ABCD -中,对角线C A 1与平面1BDC 交于AC O ,、BD 交于点M . 求证:点1C 、O 、M 共线.例4.已知三个平面α、β、γ两两相交,且α⋂β=c ,β⋂γ=a ,γ⋂α=b , 且直线a 和b 不平行.求证: a 、b 、c 三条直线必相交于同一点._1_ B _二、空间中的平行关系1.空间平行直线的本性质(空间平行线的传递性): 平行于同一直线的两条直线 。
高中空间点线面之间位置关系知识点总结第二章 直线与平面的位置关系2.1空间点、直线、平面之间的位置关系2.1.11 平面含义:平面是无限延展的2 平面的画法及表示(1)平面的画法:水平放置的平面通常画成一个平行四边形,锐角画成450,且横边画成邻边的2倍长(如图)(2)平面通常用希腊字母α、β、γ等表示,如平面α、平面β等,也可以用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面AC 、平面ABCD 等。
3 三个公理:(1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内 符号表示为A ∈LB ∈L => L α A ∈α B ∈α公理1作用:判断直线是否在平面内(2)公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面。
符号表示为:A 、B 、C 三点不共线 => 有且只有一个平面α, 使A ∈α、B ∈α、C ∈α。
公理2作用:确定一个平面的依据。
(3)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过该点的公共直线。
符号表示为:P ∈α∩β =>α∩β=L ,且P ∈L 公理3作用:判定两个平面是否相交的依据2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系1 空间的两条直线有如下三种关系:相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点;平行直线:同一平面内,没有公共点;异面直线: 不同在任何一个平面内,没有公共点。
2 公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行。
符号表示为:设a 、b 、c 是三条直线a ∥bc ∥b强调:公理4实质上是说平行具有传递性,在平面、空间这个性质都适用。
公理4作用:判断空间两条直线平行的依据。
3 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4 注意点:① a'与b'所成的角的大小只由a 、b 的相互位置来确定,与O 的选择无关,为简便,点O 一般取在两直线中的一条上; ② 两条异面直线所成的角θ∈(0, );③ 当两条异面直线所成的角是直角时,我们就说这两条异面直线互相垂直,记作a ⊥b ;④ 两条直线互相垂直,有共面垂直与异面垂直两种情形;⑤ 计算中,通常把两条异面直线所成的角转化为两条相交直线所成的角。
空间点线面的位置关系
【考纲要求】
(1)理解空间直线、平面位置关系的定义; (2)了解可以作为推理依据的公理和定理;
(3)能运用公理、定理和已经获得的结论证明一些空间图形的位置关系的简单命题。
【知识网络】
【考点梳理】
考点一、平面的基本性质
1、平面的基本性质的应用
(1)公理1:可用来证明点在平面内或直线在平面内;
(2)公理2:可用来确定一个平面,为平面化作准备或用来证明点线共面; (3)公理3:可用来确定两个平面的交线,或证明三点共线,三线共点。
2、平行公理主要用来证明空间中线线平行。
3、公理2的推论:
(1)经过一条直线和直线外一点,有且只有一个平面; (2)经过两条相交直线,有且只有一个平面; (3)经过两条平行直线,有且只有一个平面。
空间点线面位置关系
三个公理、三个推论
平面
平行直异面直相交直公理4及等角定理 异面直线所成的角 异面直线间的距离
直线在平面内
直线与平面平行 直线与平面相交 空间两条直
概念
垂斜
空间直
线 与平面 空间两个平面
两个平面平行
两个平面相交
三垂线定理 直线与平面所成的角
4、点共线、线共点、点线共面 (1)点共线问题
证明空间点共线问题,一般转化为证明这些点是某两个平面的公共点,再根据公理3证明这些点都在这两个平面的交线上。
(2)线共点问题
证明空间三线共点问题,先证两条直线交于一点,再证明第三条直线经过这点,把问题转化为证明点在直线上。
要点诠释:证明点线共面的常用方法
①纳入平面法:先确定一个平面,再证明有关点、线在此平面内;
②辅助平面法:先证明有关的点、线确定平面α,再证明其余元素确定平面β,最后证明平面α、β重合。
考点二、直线与直线的位置关系
(1)位置关系的分类
⎧⎧⎪⎨
⎨⎩⎪
⎩相交直线共面直线平行直线
异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点
(2)异面直线所成的角
①定义:设a,b 是两条异面直线,经过空间中任一点O 作直线a ’
∥a,b ’
∥b,把a ’
与b ’
所成的锐角(或直角)叫做异面直线a 与b 所成的角(或夹角).
②范围:02π⎛⎤
⎥⎝
⎦
,
要点诠释:证明两直线为异面直线的方法:
1、定义法(不易操作)
2、反证法:先假设两条直线不是异面直线,即两直线平行或相交,由假设的条件出发,经过严密的推理,导出矛盾,从而否定假设肯定两条直线异面。
此法在异面直线的判定中经常用到。
3、客观题中,也可用下述结论:
过平面外一点和平面内一点的直线,与平面内不过该点的直线是异面直线,如图:
考点三、直线和平面、两个平面的位置关系
1、直线和平面的位置关系
α=
A
2、两个平面的位置关系
β=
a
αβ
⊥
β=
a 考点四、平行公理、等角定理
平行于同一条直线的两条直线互相平行。
(但垂直于同一条直线的两直线的位置关系可能平行,可能相交,也可能异面)
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。
要点诠释:
(1)以空间几何体为载体,考查逻辑推理能力;
(2)通过判断位置关系,考查空间想象能力;
(3)应用公理、定理证明点共线、线共面等问题;
(4)多以选择、填空的形式考查,有时也出现在解答题中。
【典型例题】
类型一、异面直线的判定
例1如图所示,正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别是A1B1、B1C1的中点。
问:
(1)AM和CN是否是异面直线?说明理由;(2)D1B和CC1是否是异面直线?说明理由。
【解析】(1)不是异面直线。
理由:连接MN、A1C1、AC。
∵M、N分别是A1B1、B1C1的中点,∴MN// A1C1,又∵A1A CC1,∴A1ACC1为平行四边形。
∴A1C1//AC,得到MN//AC,∴A、M、N、C在同一平面内,故AM和CN不是异面直线。
(2)是异面直线。
证明如下:
∵ABCD-A1B1C1D1是正方体,∴B、C、C1、D1不共面。
假设D1B与CC1不是异面直线,则存在平面α,使D1B⊂平面α,CC1⊂平面α,∴D1、B、C、C1∈α,∴与ABCD-A1B1C1D1是正方体矛盾。
∴假设不成立,即D1B与CC1是异面直线。
【点评】(1)易证MN//AC,∴AM与CN不异面。
(2)由图易判断D1B和CC1是异面直线,证明时常用反证法。
举一反三:
【变式】已知E ,F 分别是正方体1111ABCD A BC D -的棱1AA 和棱1CC 上的点,且
1AE C F =,求证:四边形1EBFD 是平行四边形
【证明】由1AE C F =可以证得ABE ∆≌11C D F ∆ 所以1BE D F = 又可以由正方体的性质证明1//BE D F 所以四边形1EBFD 是平行四边形
类型二、平面的基本性质及平行公理的应用
例2如图,四边形ABEF 和ABCD 都是直角梯形,∠BAD=∠FAB=900
,BC 1//
2AD ,BE 1
//2
FA ,G 、H 分别为FA 、FD 的中点。
(1)证明:四边形BCHG 是平行四边形; (2)C 、D 、F 、E 四点是否共面?为什么? 【解析】(1)
11
,,//.//,//,
22
FG GA FH HD GH AD BC AD GH BC BCHG ==∴∴由已知可得又四边形为平行四边形。
(2)方法一:
1
//
,//,2
//.(1)//,//,,BE AF G FA BE FG BEFG EF BG BG CH EF CH EF CH D FH C ∴∴∴∴∈∴为中点知,四边形为平行四边形,由知与共面.又、D 、F 、E 四点共面.
方法二:如图,延长FE ,DC 分别与AB 交于点M ,'
M ,∵BE 1
//2
AF ,∴B 为MA 中点。
∵BC 1//
2
AD ,∴B 为'M A 中点,∴M 与'M 重合,即FE 与DC 交于点M ('M ),∴C 、D 、F 、
E 四点共面。
【点评】(1)G 、H 为中点→GH 1//
2AD ,又BC 1
//2
AD → GH //BC ;(2)方法一:证明D 点在EF 、GJ 确定的平面内。
方法二:延长FE 、DC 分别与AB 交于M ,'
M ,可证M 与 '
M 重合,从而FE 与DC 相交。
类型三、异面直线所成的角
例3空间四边形ABCD 中,AB=CD 且AB 与CD 所成的角为300
,E 、F 分别是BC 、AD 的中点,求EF 与AB 所成角的大小。
【答案】取AC 的中点G ,连接EG 、FG ,则EG//AB ,GF//CD ,且由AB=CD 知EG=FG ,∴∠GEF (或它的补角)为EF 与AB 所成的角,∠EGF(或它的补角)为AB与CD所成的角。
∵AB与CD 所成的角为300
,∴∠EGF=300
或1500。
由EG=FG 知ΔEFG 为等腰三角形,当∠EGF=300
时,∠GEF=750
;当∠EGF=1500
时,∠GEF=150。
故EF 与AB 所成的角为150
或750。
【解析】要求EF 与AB 所成的角,可经过某一点作两条直线的平行线,考虑到E 、F 为中点,故可过E 或F 作AB 的平行线。
取AC 的中点,平移AB 、CD ,使已知角和所求的角在一个三角形中求解。
【点评】(1)求异面直线所成的角,关键是将其中一条直线平移到某个位置使其与另一条直线相交,或将两条直线同时平移到某个位置,使其相交。
平移直线的方法有:①直接平移②中位线平移③补形平移;
(2)求异面直线所成角的步骤: ①作:通过作平行线,得到相交直线;
②证:证明相交直线所成的角为异面直线所成的角; ③求:通过解三角形,求出该角。
类型四、点共线、线共点、线共面问题
例4.正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,对角线A 1C 与平面BDC 1交于O ,AC 、BD 交于点M . 求证:点C 1、O 、M 共线. 【证明】
A 1A∥CC 1⇒确定平面A 1C A 1C ⊂面A 1C
⇒O∈面A 1C ⇒
O∈A 1C
面BC 1D∩直线A 1C =O ⇒O∈面BC 1D O 在面A 1C 与平面BC 1D 的交线C 1M 上 ∴C1、O 、M 共线 举一反三:
【变式】如图,在四面体ABCD 中作截面PQR ,若PQ 、CB 的延长线交于M ,RQ 、DB 的延长线交于N ,RP 、DC 的延长线交于K 。
求证:M 、N 、K 三点共线。
【证明】 因为M ∈PQ ⊆平面PQR ,M ∈BC ⊆平面BCD ,又因为M 是平面PQR 与平面BCD 的一个公共点,即M 在平面PQR 与平面BCD 的交线l 上。
同理可证:N 、K 也在l 上,所以M 、N 、K 三点共线。
C
A。