[工学]第五讲:直线与平面及平面与平面的相对位置关系相交_点、直线和平面的综合题
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的位置关系-@>% )一平面1.平面的概念平面是一个只描述而不加定义的最基本的原始概念,常见的桌面㊁黑板面㊁海面都给我们以平面的形象.立体几何里所说的平面就是从这样一些物体中抽象出来的.但是几何里所说的平面是无限延展的.2.平面的基本性质三个公理及公理2的三个推论如下:公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面内.公理2:经过不在同一条直线上的三点有且只有一个平面.推论1:经过一条直线和直线外的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. 推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面.公理3:如果不重合的两个平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过这个点的公共直线.二空间两条直线的位置关系1.空间两条直线的位置关系(1)相交直线:在同一平面内,有且仅有一个公共点.(2)平行直线:在同一平面内,没有公共点.(3)异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点.(4)异面直线所成的角:如图51所示,直线a ,b是异面直线,经过空间一点O ,分别引直线a 'ʊa ㊁b 'ʊb ,相交直线a ',b '所成的锐角(或直角)叫作异面直线a ,b 所成的角.如果两条异面直线所成的角是直角,则称这两条异面直线互相垂直.abαabαOOaa b图512.平行公理与等角定理(1)平行公理(公理4):平行于同一直线的两条直线相互平行.(2)等角定理:空间中如果一个角的两边和另一个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.三直线和平面、平面和平面的位置关系1.一条直线和一个平面的位置关系有且只有以下三种:(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;(3)直线和平面平行 没有公共点.2.两个平面的位置关系只有两种(1)平行 没有公共点;(2)相交 有一条公共直线.四直线和平面平行的判定与性质1.直线和平面平行的判定定理(1)判定定理:平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行.(2)判定定理的符号表示:a⊄α}⇒aʊαb⊂αaʊb2.直线和平面平行的性质定理(1)性质定理:如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和两平面的交线平行.(2)性质定理的符号表示aʊαa⊂βαɘβ=b}⇒aʊb五平面与平面平行的判定与性质1.平面与平面平行的判定定理(1)判定定理:一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行.(2)判定定理的符号表示:a⊂αb⊂αaɘb=A aʊβbʊβüþýïïïïïï⇒αʊβ2.平面与平面平行的性质定理(1)性质定理:如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行.(2)性质定理的符号表示:αʊβγɘα=a γɘβ=b }⇒a ʊb 六直线和平面垂直的判定与性质1.直线和平面垂直的定义如果一条直线l 和一个平面α内的任意一条直线都垂直,我们就说直线l 和平面α互相垂直,记作l ʅα,直线l 叫作平面α的垂线,平面α叫作直线l 的垂面.2.直线和平面垂直的判定(1)直线和平面垂直的判定定理:一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与这个平面垂直.判定定理的符号表示:a ⊂αb ⊂αa ɘb =P l ʅal ʅbüþýïïïïïï⇒l ʅα(2)如果两条平行直线中的一条垂直于一个平面,那么另一条也垂直于这个平面,即a ʊba ʅα}⇒b ʅα3.直线和平面垂直的性质(1)直线和平面垂直的性质定理:垂直于同一个平面的两条直线平行.性质定理的符号表示:a ʅαb ʅα}⇒a ʊb(2)如果一条直线垂直于一个平面,则这条直线垂直于这个平面内的任意一条直线.(3)过一点有且只有一条直线和已知平面垂直;过一点有且只有一个平面和已知直线垂直.(4)如果一条直线与两个平面都垂直,那么这两个平面平行.七平面与平面垂直的判定与性质1.两个平面垂直的定义(1)二面角:从一条直线出发的两个半平面所形成的空间图形叫作二面角.这条直线叫作二面角的棱,两个半平面叫作二面角的面.(2)二面角的平面角:在二面角α-l -β的棱l 上任取一点O ,以O 为垂足,在两个半平面内分别作垂直于棱的射线O A 和O B ,则射线O A 和O B 所成的角øA O B叫作二面角α-l -β的平面角.(3)直二面角:平面角是直角的二面角叫作直二面角(4)两个平面垂直的定义:两个平面相交,如果它们所成的二面角是直二面角,那么就说这两个平面互相垂直.2.两个平面垂直的判定定理(1)判定定理:一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直.(2)判定定理的符号表示:a ⊂αa ʅβ}⇒αʅβ3.两个平面垂直的性质定理(1)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.(2)性质定理的符号表示:αʅβ,αɘβ=l b ⊂α,b ʅl}⇒b ʅβ。
第五章直线、平面的相对位置本章讨论直线与平面、平面与平面的相对位置关系及其投影,包括以下内容:1)平行关系:直线与平面平行,两平面平行;2)相交关系:直线与平面相交,两平面相交;3)垂直关系:直线与平面垂直,两一般位置直线垂直和两平面垂直。
§1 平行关系1.1 直线与平面平行直线与平面平行的几何条件是:如果平面外的一直线和这个平面上的一直线平行,则此直线平行于该平面。
由于ef∥bd,e′f′∥b′d′,即EF∥BD,且BD是ABC平面上的一直线,所以,直线EF平行于ABC平面。
[例1]试过K点作一水平线,使之平行于△ABC先在△ABC上作一水平线,如直线AD(ad,a′d′);再过点K(k,k′),作k′l′∥a′d′,kl∥ad,则直线KL(kl,k′l′)为所求。
[例2]试过K点作一正平线,使之平行于P平面因PV 是P平面上特殊的正平线,所以过点K(k,k′)作KL∥PV ,即作k′l′∥PV ,kl∥X轴,则直线KL(kl,k′l′)为所求。
[例3]试过K 点作一铅垂面P(用迹线表示),使之平行于AB 直线由于铅垂面的H投影为一直线,故若作铅垂面平行于AB 直线,则P H 必平行于ab 。
因此,过k 作P H ∥ab ;过P X 作P V ⊥X 轴,则P 平面为所求。
1.2 平面与平面平行两平面相平行的条件是:如果一平面上的两条相交直线分别平行于另一平面上的两条相交直线,则此两平面平行。
AB∥A1B1,BC∥B1C1,所以,平面ABC和平面A1B1C1相平行两平行平面和第三个平面相交,其交线一定互相平行。
因此,两平行平面的同面迹线一定平行。
如图所示,P面平行于Q面,则PV ∥QV,PH∥QH。
如果两平面的两对同面迹线分别互相平行,则不能肯定两平面是互相平行的如果平面的两条迹线是相交直线,则该两平面平行如果平面的两条迹线是平行直线时,则一般要看第三个投影才能确定P平面平行于Q平面P平面不平行于Q平面[例1]过点K作一平面,使之与AB、CD两平行直线表示的平面平行1:在AB、CD平面上,作一条和AB、CD不平行的辅助线,如AC(ac,a′c′);2:过k作kl∥ab,过k′作k′l′∥a′b′;3:过k作km∥ac,过k′作k′m′∥a′c′,则平面LKM即为所求。