高中数学 空间点,直线和平面的位置关系公式
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高中数学知识点归纳一、集合与函数概念。
1. 集合。
- 集合的定义:一些元素组成的总体。
- 集合的表示方法:列举法(如{1,2,3})、描述法(如{xx > 0})。
- 集合间的关系:- 子集:若集合A中的元素都在集合B中,则A⊆ B。
- 真子集:A⊆ B且A≠ B,则A⊂neqq B。
- 集合相等:A = B当且仅当A⊆ B且B⊆ A。
- 集合的运算:- 交集:A∩ B={xx∈ A且x∈ B}。
- 并集:A∪ B ={xx∈ A或x∈ B}。
- 补集:设U为全集,A⊆ U,则∁_UA={xx∈ U且x∉ A}。
2. 函数及其表示。
- 函数的概念:设A,B是非空数集,如果按照某种确定的对应关系f,使对于集合A中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数y和它对应,那么就称f:A→ B为从集合A到集合B的一个函数,记作y = f(x),x∈ A。
- 函数的三要素:定义域、值域、对应关系。
- 函数的表示方法:解析法(如y = x^2+1)、图象法、列表法。
3. 函数的基本性质。
- 单调性:- 增函数:设函数y = f(x)的定义域为I,如果对于定义域I内的某个区间D 内的任意两个自变量的值x_1,x_2,当x_1时,都有f(x_1),那么就说函数y = f(x)在区间D上是增函数。
- 减函数:当x_1时,都有f(x_1)>f(x_2),则函数y = f(x)在区间D上是减函数。
- 奇偶性:- 偶函数:对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=f(x),那么函数f(x)就叫做偶函数。
- 奇函数:对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)= - f(x),那么函数f(x)就叫做奇函数。
二、基本初等函数(Ⅰ)1. 指数函数。
- 指数与指数幂的运算:- 根式:sqrt[n]{a^m}=a^(m)/(n)(a > 0,m,n∈ N^*,n > 1)。
- 有理数指数幂的运算性质:a^r· a^s=a^r + s,(a^r)^s=a^rs,(ab)^r=a^rb^r(a > 0,b > 0,r,s∈ Q)。
推导空间解析几何的位置关系与距离公式在空间解析几何中,位置关系与距离公式是研究空间中点、直线、平面之间相互位置关系与距离的重要工具。
通过推导和研究,我们可以得到一系列的位置关系与距离公式,进一步拓宽我们对空间几何关系的认识。
一、点与点之间的位置关系与距离公式在三维空间中,我们首先考虑点与点之间的位置关系与距离公式。
假设点A(x1,y1,z1)和点B(x2,y2,z2)是空间中的两个点,我们可以得到它们之间的距离公式如下:d = √((x2-x1)² + (y2-y1)² + (z2-z1)²)这个公式可以通过勾股定理推导得出,其中d表示两点之间的距离。
根据该公式,我们可以计算出任意两点之间的距离,从而判断它们的位置关系。
二、点与直线之间的位置关系与距离公式在空间解析几何中,点与直线之间的位置关系是一个重要的研究对象。
给定一条直线L与一个点P(x0, y0, z0),根据点到直线的距离定义,我们可以推导出点P到直线L的距离公式。
设直线L的方程为:Ax + By + Cz + D = 0其中A、B、C分别为直线L的方向向量的分量。
点P到直线L的距离公式可以表示为:d = |Ax0 + By0 + Cz0 + D| / √(A² + B² + C²)通过这个公式,可以判断点和直线之间的位置关系,进一步研究空间中的几何性质。
三、点与平面之间的位置关系与距离公式接下来,让我们考虑点与平面之间的位置关系与距离公式。
给定一个平面的方程为:Ax + By + Cz + D = 0其中A、B、C分别为平面的法向量的分量。
对于空间中的一个点P(x0, y0, z0),点P到平面的距离可以表示为:d = |Ax0 + By0 + Cz0 + D| / √(A² + B² + C²)通过这个公式,我们可以判断点和平面之间的位置关系,从而进一步研究和解决空间几何问题。
空间中直线与平面、平面与平面之间的位置关系【知识梳理】1.直线与平面的位置关系位置关系直线a在平面α内直线a在平面α外直线a与平面α相交直线a与平面α平行公共点无数个公共点一个公共点没有公共点符号暗示a⊂αa∩α=A a∥α图形暗示2.两个平面的位置关系位置关系图示暗示法公共点个数两平面平行α∥β没有公共点两平面相交α∩β=l 有无数个公共点(在一条直线上)【常考题型】题型一、直线与平面的位置关系【例1】下列说法:①若直线a在平面α外,则a∥α;②若直线a∥b,直线b⊂α,则a∥α;③若直线a∥b,b⊂α,那么直线a就平行于平面α内的无数条直线.其中说法正确的个数为()A.0个B.1个C.2个D.3个[解析]对于①,直线a在平面α外包孕两种情况:a∥α或a与α相交,∴a和α纷歧定平行,∴①说法错误.对于②,∵直线a∥b,b⊂α,则只能说明a和b无公共点,但a可能在平面α内,∴a纷歧定平行于α.∴②说法错误.对于③,∵a∥b,b⊂α,∴a⊂α或a∥α,∴a与平面α内的无数条直线平行.∴③说法正确.[答案] B【类题通法】空间中直线与平面只有三种位置关系:直线在平面内、直线与平面相交、直线与平面平行.在判断直线与平面的位置关系时,这三种情形都要考虑到,避免疏忽或遗漏.另外,我们可以借助空间几何图形,把要判断关系的直线、平面放在某些具体的空间图形中,以便于正确作出判断,避免凭空臆断.【对点训练】1.下列说法中,正确的个数是()①如果两条平行直线中的一条和一个平面相交,那么另一条直线也和这个平面相交;②一条直线和另一条直线平行,它就和经过另一条直线的任何平面都平行;③经过两条异面直线中的一条直线,有一个平面与另一条直线平行;④两条相交直线,其中一条与一个平面平行,则另一条必然与这个平面平行.A.0 B.1C.2 D.3解析:选C①正确;②错误,如图1所示,l1∥m,而m⊂α,l1⊂α;③正确,如图2所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,直线A1C1与直线BD异面,A1C1⊂平面A1B1C1D1,且BD∥平面A1B1C1D1,故③正确;④错误,直线还可能与平面相交.由此可知,①③正确,故选C.题型二、平面与平面的位置关系【例2】(1)平面α内有无数条直线与平面β平行,问α∥β是否正确,为什么?(2)平面α内的所有直线与平面β都平行,问α∥β是否正确,为什么?[解](1)不正确.如图所示,设α∩β=l,则在平面α内与l平行的直线可以有无数条:a1,a2,…,a n,…,它们是一组平行线,这时a1,a2,…,a n,…与平面β都平行(因为a1,a2,…,a n,…与平面β无交点),但此时α与β不平行,α∩β=l.(2)正确.平面α内所有直线与平面β平行,则平面α与平面β无交点,符合平面与平面平行的定义.【类题通法】两个平面的位置关系同平面内两条直线的位置关系类似,可以从有无公共点区分:如果两个平面有一个公共点,那么由公理3可知,这两个平面相交于过这个点的一条直线;如果两个平面没有公共点,那么就说这两个平面互相平行.这样我们可以得出两个平面的位置关系:①平行——没有公共点;②相交——有且只有一条公共直线.若平面α与β平行,记作α∥β;若平面α与β相交,且交线为l,记作α∩β=l.【对点训练】2.在底面为正六边形的六棱柱中,互相平行的面视为一组,则共有________组互相平行的面.与其中一个侧面相交的面共有________个.解析:六棱柱的两个底面互相平行,每个侧面与其直接相对的侧面平行,故共有4组互相平行的面.六棱柱共有8个面围成,在其余的7个面中,与某个侧面平行的面有1个,其余6个面与该侧面均为相交的关系.答案:4 63.如图所示,平面ABC与三棱柱ABC-A1B1C1的其他面之间有什么位置关系?解:∵平面ABC与平面A1B1C1无公共点,∴平面ABC与平面A1B1C1平行.∵平面ABC与平面ABB1A1有公共直线AB,∴平面ABC与平面ABB1A1相交.同理可得平面ABC与平面ACC1A1及平面BCC1B1均相交.【练习反馈】1.M∈l,N∈l,N∉α,M∈α,则有()A.l∥αB.l⊂αC.l与α相交D.以上都有可能解析:选C由符号语言知,直线l上有一点在平面α内,另一点在α外,故l与α相交.2.如图所示,用符号语言可暗示为()A.α∩β=lB.α∥β,l∈αC.l∥β,l⊄αD.α∥β,l⊂α解析:选D显然图中α∥β,且l⊂α.3.平面α∥平面β,直线a⊂α,则a与β的位置关系是________.答案:平行4.经过平面外两点可作该平面的平行平面的个数是________.解析:若平面外两点所在直线与该平面相交,则过这两个点不存在平面与已知平面平行;若平面外两点所在直线与该平面平行,则过这两个点存在独一的平面与已知平面平行.答案:0或15.三个平面α、β、γ,如果α∥β,γ∩α=a,γ∩β=b,且直线c⊂β,c∥b.(1)判断c与α的位置关系,并说明理由;(2)判断c与a的位置关系,并说明理由.解:(1)c∥α.因为α∥β,所以α与β没有公共点,又c⊂β,所以c与α无公共点,则c∥α.(2)c∥a.因为α∥β,所以α与β没有公共点,又γ∩α=a,γ∩β=b,则a⊂α,b⊂β,且a,b⊂γ,所以a,b没有公共点.由于a、b都在平面γ内,因此a∥b,又c∥b,所以c∥a.。
高中数学知识点总结及公式大全(7篇)高中数学知识点总结及公式大全1空间两条直线只有三种位置关系:平行、相交、异面1、按是否共面可分为两类:(1)共面:平行、相交(2)异面:异面直线的定义:不同在任何一个平面内的两条直线或既不平行也不相交。
面外直线的判定定理:用平面内一点与平面外一点之间的直线,平面内不经过该点的直线为面外直线。
两异面直线所成的角:范围为(0°,90°)esp.空间向量法两异面直线间距离:公垂线段(有且只有一条)esp.空间向量法2、若从有无公共点的角度看可分为两类:(1)有且仅有一个公共点——相交直线;(2)没有公共点——平行或异面直线和平面的位置关系:直线和平面只有三种位置关系:在平面内、与平面相交、与平面平行①直线在平面内——有无数个公共点②直线和平面相交——有且只有一个公共点直线与平面的夹角:平面的对角线与其在该平面上的投影所形成的锐角。
高中数学知识点总结及公式大全2(一)导数第一定义设函数 y = f(x) 在点 x0 的某个领域内有定义,当自变量 x 在 x0 处有增量△x ( x0 + △x 也在该邻域内 ) 时,相应地函数取得增量△y = f(x0 + △x) - f(x0) ;如果△y 与△x 之比当△x→0 时极限存在,则称函数 y = f(x) 在点x0 处可导,并称这个极限值为函数 y = f(x) 在点 x0 处的导数记为 f(x0) ,即导数第一定义(二)导数第二定义设函数 y = f(x) 在点 x0 的某个领域内有定义,当自变量 x 在 x0 处有变化△x ( x - x0 也在该邻域内 ) 时,相应地函数变化△y = f(x) - f(x0) ;如果△y 与△x 之比当△x→0 时极限存在,则称函数 y = f(x) 在点 x0 处可导,并称这个极限值为函数 y = f(x) 在点 x0 处的导数记为f(x0) ,即导数第二定义(三)导函数与导数如果函数 y = f(x) 在开区间 I 内每一点都可导,就称函数f(x)在区间 I 内可导。
高中数学知识点归纳高中数学是一门重要的学科,知识点众多且相互关联。
以下是对高中数学主要知识点的归纳。
一、函数函数是高中数学的核心概念之一。
1、函数的定义:设 A、B 是非空的数集,如果按照某个确定的对应关系 f,使对于集合 A 中的任意一个数 x,在集合 B 中都有唯一确定的数 f(x)和它对应,那么就称 f:A→B 为从集合 A 到集合 B 的一个函数。
2、函数的性质:包括单调性、奇偶性、周期性等。
单调性:如果对于定义域 I 内某个区间 D 上的任意两个自变量的值x₁、x₂,当 x₁<x₂时,都有 f(x₁)<f(x₂)(或 f(x₁)>f(x₂)),那么就说函数 f(x)在区间 D 上是增函数(或减函数)。
奇偶性:如果对于函数 f(x)的定义域内任意一个 x,都有 f(x)=f(x),那么函数f(x)就叫做偶函数;如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有 f(x)= f(x),那么函数 f(x)就叫做奇函数。
周期性:对于函数 y=f(x),如果存在一个不为零的常数 T,使得当x 取定义域内的每一个值时,f(x+T)=f(x)都成立,那么就把函数 y=f(x)叫做周期函数,周期为 T。
3、常见函数:一次函数、二次函数、反比例函数、指数函数、对数函数、幂函数等。
一次函数:y = kx + b(k、b 为常数,k≠0)。
二次函数:y = ax²+ bx + c(a≠0),其图象是一条抛物线。
反比例函数:y = k/x(k 为常数,k≠0)。
指数函数:y = a^x(a>0 且a≠1)。
对数函数:y =logₐx(a>0 且a≠1)。
幂函数:y =x^α (α 为常数)。
二、三角函数三角函数在解决几何和物理问题中有着广泛的应用。
1、角的概念:包括正角、负角、零角,以及角度制与弧度制的换算。
2、三角函数的定义:在平面直角坐标系中,设点 P(x,y)是角α 终边上的任意一点,r =|OP| =√(x²+ y²),则sinα = y/r,cosα = x/r,tanα = y/x。
//a α//a b点线面位置关系总复习知识梳理一、直线与平面平行 1.判定方法(1)定义法:直线与平面无公共点。
(2)判定定理:(3)其他方法://a αββ⊂ 2.性质定理://a abαβαβ⊂⋂=二、平面与平面平行 1.判定方法(1)定义法:两平面无公共点。
(2)判定定理:////a b a b a b Pββαα⊂⊂⋂=//αβ(3)其他方法:a a αβ⊥⊥//αβ; ////a γβγ//αβ 2.性质定理://a bαβγαγβ⋂=⋂=三、直线与平面垂直(1)定义:如果一条直线与一个平面内的所有直线都垂直,则这条直线和这个平面垂直。
(2)判定方法 ① 用定义.//a b a b αα⊄⊂//a α//a b//a b② 判定定理:a b a cb c A bc αα⊥⊥⋂=⊂⊂a α⊥③ 推论://a a bα⊥b α⊥ (3)性质 ①a b αα⊥⊂a b ⊥ ②a b αα⊥⊥四、平面与平面垂直(1)定义:两个平面相交,如果它们所成的二面角是直线二面角,就说这两个平面互相垂直。
(2)判定定理a a αβ⊂⊥αβ⊥ (3)性质①性质定理la a lαβαβα⊥⋂=⊂⊥αβ⊥ ②lP P A A αβαβαβ⊥⋂=∈⊥垂足为A l ∈ ④lP PA αβαβαβ⊥⋂=∈⊥PA α⊂“转化思想”面面平行 线面平行 线线平行 面面垂直 线面垂直 线线垂直●求二面角1.找出垂直于棱的平面与二面角的两个面相交的两条交线,它们所成的角就是二面角的平面角.2.在二面角的棱上任取一点O,在两半平面内分别作射线OA⊥l,OB⊥l,则∠AOB叫做二面角的平面角例1.如图,在三棱锥S-ABC中,SA⊥底面ABC,AB⊥BC,DE垂直平分SC,且分别交AC于D,交SC于E,又SA=AB,SB=BC,求以BD为棱,以BDE和BDC为面的二面角的度数。
●求线面夹角定义:斜线和它在平面内的射影的夹角叫做斜线和平面所成的角(或斜线和平面的夹角)方法:作直线上任意一点到面的垂线,与线面交点相连,利用直角三角形有关知识求得三角形其中一角就是该线与平面的夹角。
高中数学空间点直线和平面的位置关系公式The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020空间点,直线和平面的位置关系一,线在面内的性质:定里1. 如果一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线上所有点都在这个平面内。
二,平面确定的判定定理:定里2. 经过不在同一直线上的三点有且只有一个平面。
定里3.经过一条直线和直线外一点,有且只有一个平面。
定里4. 经过两条相交直线有且只有一个平面。
定里5.经过两条平行直线有且只有一个个平面。
三,两面相交的性质:定里6. 如果两个平面有一个公共点,那么还有其它公共点,则这些公共点的集合是一条直线。
四,直线平行的判定定理:定里7. 平行于同一直线的两直线平行。
五,等角定理:定里8.如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行且同向,那么这两个角相等。
六,异面直线定义:不同在任何一个平面内的两条直线叫异面直线。
(异面直线间的夹角只能是:锐角或直角)七,直线和平面平行的判定定理:定理9. 平面外一条直线与平面内一条直线平行,那么这条直线与这个平面平行。
符合表示:βββ////a b a b a ⇒⎪⎭⎪⎬⎫⊂⊄推理1. 如果一条直线与平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行。
符号表示:b a b a a a ////⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=⊂⊄βαβαα 八,平面与平面平行判定定理:定理1. 如果一个平面内有两条相交直线分别平行于另一个平面,那么这两个平面平行。
符号表示:βαββαα//////⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=⊂⊂b a M b a b a推论1:如果一个平面内有两条相交直线分别平行于另一个平面内的两条相交直线,那么这两个平面平行。
九,平面与平面平行的性质:定理1. 如果两个平面平行同时与第三个平面相交,那它们的交线平行。
符号表示:d l d l ////⇒⎪⎭⎪⎬⎫==γβγαβα十,线与面垂直的判定定理:定理1. 如果一条直线与一个平面内的两条相交直线都平行,那么这条直线垂直这个平面。
D B A α 相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点; ] ]; a 来表 a a 线线平行 A ·α C ·B · A · α P· αLβ 共面直线p线面平行 面面平行 作用:可以由平面与平面平行得出直线与直线平行叫做垂足。
叫做垂足。
的垂线,则这两个ba第 3 页 共 3 页aa b a b //,a a a ÞþýüË^^1、性质定理:垂直于同一个平面的两条直线平行。
符号表示:符号表示:b a b a //,Þ^^a a 2、性质定理:一条直线与一个平行垂直,那么过这条直线的平面也与此平面垂直 符号表示:b a b a ^ÞÌ^a a ,2.3.4平面与平面垂直的性质1、性质定理:、性质定理: 两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直。
符号表示:b b a a b a ^Þïþïýü=^Ì^a l l a a ,2、性质定理:垂直于同一平面的直线和平面平行。
符号表示:符号表示:符号表示:一、异面直线所成的角一、异面直线所成的角1.已知两条异面直线,a b ,经过空间任意一点O 作直线//,//a a b b ¢¢, 我们把a ¢与b ¢所成的锐角(或直角)叫异面直线,a b 所成的角。
所成的角。
2.角的取值范围:090q <£°;垂直时,异面直线当b a ,900=q二、直线与平面所成的角二、直线与平面所成的角1. 定义:平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的锐角,叫这条斜线和这个平面所成的角2.角的取值范围:°°££900q 。
三、两个半平面所成的角即二面角:三、两个半平面所成的角即二面角: 1、从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角。
推导空间解析几何的平面与直线的位置关系与直线与平面的距离公式的综合应用空间解析几何是数学中的一个分支,研究的是空间中点、直线和平面等几何体的性质和相互关系。
在空间解析几何中,研究的一个重要问题是平面与直线的位置关系以及直线与平面的距离公式的综合应用。
本文将从推导平面与直线的位置关系开始,然后介绍直线与平面的距离公式,并最后讨论它们的综合应用。
1. 平面与直线的位置关系推导要推导平面与直线的位置关系,首先需要了解平面的一般方程和直线的参数方程。
平面的一般方程为Ax + By + Cz + D = 0,其中A、B、C和D为常数,A、B和C不全为0。
直线的参数方程为:x = x0 + aty = y0 + btz = z0 + ct其中x0、y0和z0为直线上一点的坐标,a、b和c为方向比例系数,t为参数。
根据平面和直线的定义和方程,我们可以得出平面与直线的位置关系如下:1.1 平面与直线相交当平面与直线相交时,可通过将直线的参数方程代入平面的一般方程得到交点坐标,用于求解问题。
1.2 平面与直线平行当平面与直线平行时,直线的方向向量与平面的法向量垂直,即直线的方向向量(a, b, c)与平面的法向量(A, B, C)满足:Aa + Bb + Cc = 01.3 平面与直线重合平面与直线重合时,直线上的每个点都在平面上,即直线的参数方程的每个方程都满足平面的一般方程。
2. 直线与平面的距离公式直线与平面的距离是指直线上的点到平面的最短距离。
我们可以通过以下公式计算直线与平面的距离:2.1 使用点到平面的距离公式设直线上的一点P(x1, y1, z1),平面为Ax + By + Cz + D = 0,其中A、B、C和D为常数。
点P到平面的距离公式为:d = |Ax1 + By1 + Cz1 + D| / sqrt(A^2 + B^2 + C^2)2.2 使用垂直距离公式设直线的方向向量为(a, b, c),平面的法向量为(A, B, C),已知直线上一点P(x1, y1, z1)。
高中数学知识点公式大全一、集合与常用逻辑用语。
1. 集合。
- 集合的基本运算。
- 交集:A∩ B={xx∈ A且x∈ B}- 并集:A∪ B ={xx∈ A或x∈ B}- 补集:∁_UA={xx∈ U且x∉ A}(U为全集)- 集合间的关系。
- 子集:若A中的元素都在B中,则A⊆ B;若A⊆ B且A≠ B,则A⊂neqq B。
2. 常用逻辑用语。
- 充分条件与必要条件。
- 若pRightarrow q,则p是q的充分条件,q是p的必要条件。
- 若pLeftrightarrow q,则p是q的充分必要条件(简称充要条件)。
- 命题。
- 原命题:若p,则q;逆命题:若q,则p;否命题:若¬ p,则¬ q;逆否命题:若¬ q,则¬ p。
原命题与逆否命题同真同假,逆命题与否命题同真同假。
二、函数。
1. 函数的概念与性质。
- 函数的定义域。
- 分式函数y = (f(x))/(g(x)),g(x)≠0。
- 偶次根式函数y=sqrt[n]{f(x)}(n为偶数),f(x)≥slant0。
- 函数的单调性。
- 设x_1,x_2∈ D(D为函数y = f(x)的定义域),当x_1时,若f(x_1),则y = f(x)在D上单调递增;若f(x_1)>f(x_2),则y = f(x)在D上单调递减。
- 函数的奇偶性。
- 对于函数y = f(x),若f(-x)=f(x),则f(x)为偶函数;若f(-x)= - f(x),则f(x)为奇函数。
2. 基本初等函数。
- 一次函数y=kx + b(k≠0)- 二次函数y=ax^2+bx + c(a≠0)- 对称轴x =-(b)/(2a),顶点坐标(-(b)/(2a),frac{4ac - b^2}{4a})。
- 幂函数y = x^α(α∈ R)- 指数函数y = a^x(a>0,a≠1)- 对数函数y=log_ax(a>0,a≠1)- 对数运算法则:log_a(MN)=log_aM+log_aN,log_a(M)/(N)=log_aM-log_aN,log_aM^n=nlog_aM。
必修二数学空间两直线的位置关系知识点必修二数学空间两直线的位置关系知识点漫长的学习生涯中,不管我们学什么,都需要掌握一些知识点,知识点是传递信息的基本单位,知识点对提高学习导航具有重要的作用。
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空间两条直线只有三种位置关系:平行、相交、异面1、按是否共面可分为两类:(1)共面:平行、相交(2)异面:异面直线的定义:不同在任何一个平面内的`两条直线或既不平行也不相交。
异面直线判定定理:用平面内一点与平面外一点的直线,与平面内不经过该点的直线是异面直线。
两异面直线所成的角:范围为(0°,90°)esp.空间向量法两异面直线间距离:公垂线段(有且只有一条)esp.空间向量法2、若从有无公共点的角度看可分为两类:(1)有且仅有一个公共点——相交直线;(2)没有公共点——平行或异面直线和平面的位置关系:直线和平面只有三种位置关系:在平面内、与平面相交、与平面平行①直线在平面内——有无数个公共点②直线和平面相交——有且只有一个公共点直线与平面所成的角:平面的一条斜线和它在这个平面内的射影所成的锐角。
空间向量法(找平面的法向量)规定:a、直线与平面垂直时,所成的角为直角,b、直线与平面平行或在平面内,所成的角为0°角由此得直线和平面所成角的取值范围为[0°,90°]最小角定理:斜线与平面所成的角是斜线与该平面内任一条直线所成角中的最小角三垂线定理及逆定理:如果平面内的一条直线,与这个平面的一条斜线的射影垂直,那么它也与这条斜线垂直直线和平面垂直直线和平面垂直的定义:如果一条直线a和一个平面内的任意一条直线都垂直,我们就说直线a和平面互相垂直.直线a叫做平面的垂线,平面叫做直线a的垂面。
直线与平面垂直的判定定理:如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这条直线垂直于这个平面。
空间点、直线、平面之间的位置关系适用学科高中数学适用年级高中一年级适用区域人教版课时时长(分钟)60知识点平行、垂直关系的综合问题教学目标考查空间线面平行、垂直关系的判断考查空间线面平行、垂直关系的判断教学重点空间直线与平面、平面与平面之间的位置关系.教学难点用图形表达直线与平面、平面与平面的位置关系.教学过程一、复习预习平面的基本性质平面的基本性质(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.: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.(2)公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面.:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面.(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.公共直线.(4)公理2的三个推论:的三个推论:推论1:经过一条直线和这条直线外一点有且只有一个平面;:经过一条直线和这条直线外一点有且只有一个平面;推论2:经过两条相交直线有且只有一个平面;:经过两条相交直线有且只有一个平面;推论3:经过两条平行直线有且只有一个平面.:经过两条平行直线有且只有一个平面.二、知识讲解空间中两直线的位置关系空间中两直线的位置关系(1)空间两直线的位置关系空间两直线的位置关系相交相交(2)异面直线所成的角异面直线所成的角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:2π. (3)平行公理和等角定理平行公理和等角定理①平行公理:平行于同一条直线的两条直线互相平行.①平行公理:平行于同一条直线的两条直线互相平行.②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.②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.三、例题精析【例题1】【题干】在正方体ABCDA 1B 1C 1D 1中,E 是DD 1的中点,则BD 1与平面ACE 的位置关系为________. 【答案】平行平行 【解析】如图.如图.连接AC 、BD 交于O 点,连接OE ,因为OE ∥BD 1,而OE ⊂平面ACE ,BD 1⊄平面ACE ,所以BD 1∥平面ACE . 【例题2】【题干】如图,直三棱柱ABCA ′B ′C ′,∠BAC =90°,AB =AC =,AA ′=1,点M ,N 分别为A ′B 和B ′C ′的中点.′的中点.(1)证明:MN ∥平面A ′ACC ′;′; (2)求三棱锥A ′MNC 的体积.的体积.(锥体体积公式V =31Sh ,其中S 为底面面积,h 为高) 【答案】证明证明 法一法一 连接AB ′,AC ′,如图由已知∠BAC =90°,AB =AC ,三棱柱ABCA ′B ′C ′为直三棱柱,′为直三棱柱,所以M 为AB ′中点.′中点.又因为N 为B ′C ′的中点,所以MN ∥AC ′. 又MN ⊄平面A ′ACC ′,AC ′⊂平面A ′ACC ′,′,因此MN ∥平面A ′ACC ′. 法二法二 取A ′B ′的中点P ,连接MP ,NP ,AB ′,如图,而M ,N 分别为AB ′与B ′C ′的中点,′的中点,所以MP ∥AA ′,PN ∥A ′C ′,′,所以MP ∥平面A ′ACC ′,PN ∥平面A ′ACC ′. 又MP ∩NP =P ,因此平面MPN ∥平面A ′ACC ′. 而MN ⊂平面MPN ,因此MN ∥平面A ′ACC ′. (2)解 法一法一 连接BN ,如图由题意A ′N ⊥B ′C ′,平面A ′B ′C ′∩平面B ′BCC ′=B ′C ′,′,所以A ′N ⊥平面NBC .又A ′N =21B ′C ′=1, 故V A ′MNC =V NA ′MC =21V NA ′BC =21V A ′NBC =61. 法二法二 V A ′MNC =V A ′NBC -V MNBC =21V A ′NBC =61. 【解析】(1)连接AB ′,AC ′,在△AC ′B ′中由中位线定理可证MN ∥AC ′,则线面平行可证;此问也可以应用面面平行证明.平行可证;此问也可以应用面面平行证明.(2)证A ′N ⊥平面NBC ,故V A ′MNC =V A ′NBC -V MNBC =21V A ′NBC ,体积可求.,体积可求.【例题3】【题干】如图所示,在三棱柱ABCA 1B 1C 1中,A 1A ⊥平面ABC ,若D 是棱CC 1的中点,问在棱AB 上是否存在一点E ,使DE ∥平面AB 1C 1?若存在,请确定点E 的位置;若不存在,请说明理由.在,请说明理由.【答案】解 存在点E ,且E 为AB 的中点.的中点.下面给出证明:下面给出证明:如图,取BB1的中点F,连接DF,则DF∥B1C1. ∵AB的中点为E,连接EF,则EF∥AB1. 是相交直线,B1C1与AB1是相交直线,∴平面DEF∥平面AB1C1. 而DE⊂平面DEF,∴DE∥平面AB1C1. 【解析】取AB、BB1的中点分别为E、F,证明平面DEF∥平面AB1C1即可.即可. 【例题4】【题干】如图所示,在三棱柱ABCA1B1C1中,A1A⊥平面ABC,若D是棱CC1的中点,问在棱AB上是否存在一点E,使DE∥平面AB1C1?若存在,请确定点E的位置;若不存在,请说明理由.的位置;若不存在,请说明理由.的中点.【答案】存在点E,且E为AB的中点.下面给出证明:下面给出证明:如图,取BB1的中点F,连接DF,则DF∥B1C1. ∵AB的中点为E,连接EF,则EF∥AB1. 是相交直线,B1C1与AB1是相交直线,∴平面DEF∥平面AB1C1. 而DE⊂平面DEF,∴DE∥平面AB1C1. 【解析】取AB、BB1的中点分别为E、F,证明平面DEF∥平面AB1C1即可.即可. 【例题5】【题干】如图,几何体EABCD是四棱锥,△ABD为正三角形,CB=CD,EC⊥BD. (1)求证:BE=DE;(2)若∠BCD=120°,M为线段AE的中点,求证:DM∥平面BEC. 证明 (1) 【答案】证明图(a) 如图(a),取BD的中点O,连接CO,EO. 由于CB=CD,所以CO⊥BD,(2分) 又EC⊥BD,EC∩CO=C,CO,EC⊂平面EOC,所以BD⊥平面EOC,(4分) 的中点,因此BD⊥EO,又O为BD的中点,所以BE=DE.(6分) (2)法一法一 如图(b),取AB的中点N,连接DM,DN,MN,图(b) 的中点,因为M是AE的中点,所以MN∥BE. 又MN⊄平面BEC,BE⊂平面BEC,∴MN∥平面BEC.(8分) 为正三角形,又因为△ABD为正三角形,所以∠BDN=30°,又CB=CD,∠BCD=120°,因此∠CBD=30°,所以DN∥BC.(10分) 又DN⊄平面BEC,BC⊂平面BEC,所以DN∥平面BEC. 又MN∩DN=N,故平面DMN∥平面BEC,又DM⊂平面DMN,所以DM∥平面BEC.(12分) 法二 如图(c),延长AD,BC交于点F,连接EF. 法二图(c) 因为CB=CD,∠BCD=120°,30°. . 所以∠CBD=30°为正三角形,因为△ABD为正三角形,所以∠BAD=60°,∠ABC=90°,因此∠AFB=30°,所以AB =21AF .(8分) 又AB =AD ,所以D 为线段AF 的中点.连接DM ,由点M 是线段AE 的中点,因此DM ∥EF .(10分) 又DM ⊄平面BEC ,EF ⊂平面BEC , 所以DM ∥平面BEC .(12分) 【解析】(1) 取BD 的中点O ,证明BD ⊥EO ;(2)取AB 中点N ,证明平面DMN ∥平面BEC ;找到平面BCE 和平面ADE的交线EF ,证明DM ∥EF . 四、课堂运用【基础】1. 下列命题是真命题的是( ).A .空间中不同三点确定一个平面.空间中不同三点确定一个平面B .空间中两两相交的三条直线确定一个平面.空间中两两相交的三条直线确定一个平面C .一条直线和一个点能确定一个平面.一条直线和一个点能确定一个平面D .梯形一定是平面图形.梯形一定是平面图形 【答案】D 【解析】空间中不共线的三点确定一个平面,A 错;空间中两两相交不交于一点的三条直线确定一个平面,B 错;经过直线和直线外一点确定一个平面,C 错;故D 正确.正确.2. 空间两个角α,β的两边分别对应平行,且α=60°,则β为( ).A .60°B .120°C .30°D .60°或120°【答案】D 【解析】由等角定理可知β=60°或120°120°. . 【巩固】1. 如果两条异面直线称为“一对”,那么在正方体的十二条棱中共有异面直线________对.对. 【答案】24 【解析】如图所示,与AB 异面的直线有B 1C 1,CC 1,A 1D 1,DD 1四条,因为各棱具有相同的位置且正方体共有12条棱,排除两棱的重复计算,共有异面直线21212××4=24(对).2. 如图所示,在正方体ABCDA 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别是AB 和AA 1的中点.求证:的中点.求证:(1)E 、C 、D 1、F 四点共面;四点共面; (2)CE 、D 1F 、DA 三线共点.三线共点.【答案】(1)如图,连接EF ,CD 1,A 1B . ∵E 、F 分别是AB 、AA 1的中点,的中点,∴EF ∥A 1B . 又A 1B ∥D 1C ,∴EF ∥CD 1, ∴E 、C 、D 1、F 四点共面.四点共面. (2)∵EF ∥CD 1,EF <CD 1,∴CE与D1F必相交,设交点为P,则由P∈CE,CE⊂平面ABCD,得P∈平面ABCD. 同理P∈平面ADD1A1. 又平面ABCD∩平面ADD1A1=DA,∴P∈直线DA,∴CE、D1F、DA三线共点.三线共点.【解析】(1)由EF∥CD1可得;可得;(2)先证CE与D1F相交于P,再证P∈AD. 【拔高】1.下列如图所示是正方体和正四面体,P、Q、R、S分别是所在棱的中点,则四个点共面的图形是________.①②③【答案】①②③【解析】可证①中的四边形PQRS为梯形;②中,如图所示,取A1A和BC的中点为M、N可证明PMQNRS为平面图形,且PMQNRS为正六边形;③中,可证四边形PQRS为平行四边形;四点不共面.④中,可证Q点所在棱与面PRS平行,因此,P、Q、R、S四点不共面.2.如图是正四面体的平面展开图,G、H、M、N分别为DE、BE、EF、EC的中点,在这个正四面体中,在这个正四面体中,平行;①GH与EF平行;②BD与MN为异面直线;为异面直线;角;③GH与MN成60°角;垂直.④DE与MN垂直.以上四个命题中,正确命题的序号是________.②③④【答案】②③④【解析】如图所示,GH与EF为异面直线,BD与MN为异面直线,GH与MN成60°角,DE⊥MN.课程小结内容小结一个理解一个理解异面直线概念的理解异面直线概念的理解(1)“不同在任何一个平面内”,指这两条直线不能确定任何一个平面,因此,异面直线既不相交,也不平行.线既不相交,也不平行.(2)不能把异面直线误解为:分别在不同平面内的两条直线为异面直线.不能把异面直线误解为:分别在不同平面内的两条直线为异面直线. 两种判定方法两种判定方法异面直线的判定方法异面直线的判定方法(1)判定定理:过平面外一点与平面内一点的直线,和平面内不经过该点的直线是异面直线.直线.(2)反证法:证明两线不可能平行、相交或证明两线不可能共面,从而可得两直线异面.从而可得两直线异面. 课后作业【基础】1.下列命题正确的是【】下列命题正确的是【】、若两条直线和同一个平面所成的角相等,则这两条直线平行A、若两条直线和同一个平面所成的角相等,则这两条直线平行B、若一个平面内有三个点到另一个平面的距离相等,则这两个平面平行、若一个平面内有三个点到另一个平面的距离相等,则这两个平面平行、若一条直线平行于两个相交平面,则这条直线与这两个平面的交线平行C、若一条直线平行于两个相交平面,则这条直线与这两个平面的交线平行D 、若两个平面都垂直于第三个平面,则这两个平面平行、若两个平面都垂直于第三个平面,则这两个平面平行 【答案】C【解析】若两条直线和同一平面所成角相等,若两条直线和同一平面所成角相等,这两条直线可能平行,也可能为异面直线,也这两条直线可能平行,也可能为异面直线,也可能相交,所以A 错;一个平面不在同一条直线的三点到另一个平面的距离相等,一个平面不在同一条直线的三点到另一个平面的距离相等,则这两个则这两个平面平行,故B 错;若两个平面垂直同一个平面两平面可以平行,也可以垂直;故D 错;故选项C 正确。
空间点,直线和平面的位置关系
一,线在面内的性质:
定里1. 如果一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线上所有点都在这个平面内。
二,平面确定的判定定理:
定里2. 经过不在同一直线上的三点有且只有一个平面。
定里3.经过一条直线和直线外一点,有且只有一个平面。
定里4. 经过两条相交直线有且只有一个平面。
定里5.经过两条平行直线有且只有一个个平面。
三,两面相交的性质:
定里6. 如果两个平面有一个公共点,那么还有其它公共点,则这些公共点的集合是一条直线。
四,直线平行的判定定理:
定里7. 平行于同一直线的两直线平行。
五,等角定理:
定里8.如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行且同向,那么这两个角相等。
六,异面直线定义:
不同在任何一个平面内的两条直线叫异面直线。
(异面直线间的夹角只能是:锐角或直角)
七,直线和平面平行的判定定理:
定理9. 平面外一条直线与平面内一条直线平行,那么这条直线与这个平面平行。
符合表示:
β
ββ////a b a b a ⇒⎪⎭⎪⎬⎫⊂⊄ 推理1. 如果一条直线与平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行。
符号表示:
b a b a a a ////⇒⎪⎪
⎭⎪⎪⎬⎫=⊂⊄βαβα
α 八,平面与平面平行判定定理:
定理1. 如果一个平面内有两条相交直线分别平行于另一个平面,那么这两个平面平行。
符号表示:
β
αββαα//////⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=⊂⊂b a M b a b a
推论1:如果一个平面内有两条相交直线分别平行于另一个平面内的两条相交直线,那么这两个平面平行。
九,平面与平面平行的性质:
定理1. 如果两个平面平行同时与第三个平面相交,那它们的交线平行。
符号表示:
d l d l ////⇒⎪⎭
⎪⎬⎫==γβγαβα
十,线与面垂直的判定定理:
定理1. 如果一条直线与一个平面内的两条相交直线都平行,那么这条直线垂直这个平面。
符号表示:
αααα⊥⇒⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⊥⊥=⊂⊂⊄a c a b a M c b c b a 十一,三垂线定理:
定理1. 在平面内的一条直线,如果它和这个平面的一条斜线的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直。
符号表示:
PA a A oA a oA po oA a ⊥⇒⎪⎪
⎭⎪⎪⎬⎫=⊥⊥⊂⊂αα
十四,三垂线的逆定理:
定理2. 这平面内的一条直线,如果它和这个平面的一条斜线垂直,那么它也和这条斜线的射影垂直。
十五,定理:垂直同一平面的两条直线互相平行。
十六,二面角的定义:
在二面角β
α-
-l的棱l上任取一点O,以点O为垂足,在α和β内分别作OA⊥l和OB⊥l,则射线OA和
OB构成的AOB
∠叫作二面角的平面角。
()
180 00 0≤
∠
≤AOB
十七,空间共点,共线,共面问题:
1,证明空间三点共线问题;
证明思路:先证明两点在某两个平面的交线上,再证明第三点在第一个平面内,又在第二平面内即可。
2,证明空间三线共点问题:
证明思路:可先把其中一条作为分别过其余两条的两个平面的交线,再证明另两条的交点在此直线上即可。
3,证明空间几条直线共面问题:
证明思路:可先取三点(不在同一条直线的三点)确定一个平面,再证明其余直线在这个平面内即可.。