立体几何平面的基本性质
一、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 2.平面的画法及其表示方法:①常用平行四边形表示平面通常把平行四边形的锐角画成45o ,横边画成邻边的两倍画两个平面相交时,当一个平面的一部分被另一个平面遮住时,应把被遮住的部分画成虚线或不画(面实背虚)②一般用一个希腊字母α、β、γ……来表示,还可用平行四边形的对角顶点的字母来表示如平面AC 等
3.空间图形是由点、线、面组成的点、线、面的基本位置关系如下表所示:
图形 符号语言 文字语言(读法) 图形 符号语言 文字语言(读法)
A a A a ∈点A 在直线a 上 a α
a α? 直线a 在平面α内 A a A a ?点A 不在直线a 上 a αa α=?I 直线a 与平面α无公共点
A
αA α∈点A 在平面α内 a A αa A α=I 直线a 与平面α交于点A
A αA α?点A 不在平面α内 b a A a b A =I 直线a 、b 交于A 点
l αβ=I 平面α、β相交于直线l
α?a (平面α外的直线a )表示a α=?I (a αP )或a A α=I
4 平面的基本性质
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
推理模式:A AB B ααα∈????∈?. 如图示: 应用:是判定直线是否在平面内的依据,也可用于验证一个面是否是平面.
公理1说明了平面与曲面的本质区别.通过直线的“直”来刻划平面的“平”,通过直线的“无限延伸”来描述平面的“无限延展性”,它既是判断直线在平面内,又是检验平面的方法.
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
推理模式:A l A ααββ∈??=?∈?
I 且A l ∈且l 唯一如图示: 应用:①确定两相交平面的交线位置;②判定点在直线上
公理2揭示了两个平面相交的主要特征,是判定两平面相交的依据,提供了确定两个平面交线的方法.
B
A α
公理3 经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面 推理模式:,, A B C 不共线?存在唯一的平面α,使得,,A B C α∈
应用:①确定平面;②证明两个平面重合
“有且只有一个”的含义分两部分理解,“有”说明图形存在,但不唯一,“只有一个”说明图形如果有顶多只有一个,但不保证符合条件的图形存在,“有且只有一个”既保证了图形的存在性,又保证了图形的唯一性.在数学语言的叙述中,“确定一个”,“可以作且只能作一个”与“有且只有一个”是同义词,因此,在证明有关这类语句的命题时,要从“存在性”和“唯一性”两方面来论证. 5 平面图形与空间图形的概念:如果一个图形的所有点都在同一个平面内,则称这个图形为平面图形,否则称为空间图形
6公理的推论:
推论1 经过一条直线和直线外的一点有且只有一个平面.
推理模式:A a ??存在唯一的平面α,使得A α∈,l α?
推论2 经过两条相交直线有且只有一个平面
推理模式:P b a =I ?存在唯一的平面α,使得,a b α?
推论3 经过两条平行直线有且只有一个平面
推理模式://a b ?存在唯一的平面α,使得,a b α?
二、基本题型:
1 下面是一些命题的叙述语,其中命题和叙述方法都正确的是( )
A .∵αα∈∈
B A ,,∴α∈AB . B .∵βα∈∈a a ,,∴a =βαI .
C .∵α?∈a a A ,,∴A α∈.
D .∵α??a a A ,,∴α?A .
2.下列推断中,错误的是( )
A .ααα??∈∈∈∈l
B l B A l A ,,,
C .βα∈∈C B A C B A ,,,,,,且A,B,C 不共线βα,?重合
B .AB B B A A =?∈∈∈∈βαβαβαI ,,, D .αα??∈?A l A l ,
3.两个平面把空间最多分成___ 部分,三个平面把空间最多分成__部分.
4.判断下列命题的真假,真的打“√”,假的打“×”
(1)空间三点可以确定一个平面 ( )(2)两个平面若有不同的三个公共点,则两个平面重合( )
(3)两条直线可以确定一个平面( )(4)若四点不共面,那么每三个点一定不共线( )
(5)两条相交直线可以确定一个平面( )(6)三条平行直线可以确定三个平面( )
(7)一条直线和一个点可以确定一个平面( )(8)两两相交的三条直线确定一个平面( )
5.看图填空 (1)AC ∩BD = (4)平面A 1C 1CA ∩平面D 1B 1BD =
O D B A
(2)平面AB 1∩平面A 1C 1= (5)平面A
1C 1∩平面AB 1∩平面B 1C =
(3)平面A 1C 1CA ∩平面AC = (6)A 1B 1∩B 1B ∩B 1C 1= 6
6.选择题
(1)下列图形中不一定是平面图形的是 ( )A 三角形B 菱形 C 梯形 D 四边相等的四边形
(2)空间四条直线每两条都相交,最多可以确定平面的个数是( )A 1个 B 4个C 6个 D 8个
(3)空间四点中,无三点共线是四点共面的 ( )
(A )充分不必要条件 (B )必要不充分条件(C )充分必要条件(D )既不充分也不必要
7.已知直线a //b //c ,直线d 与a 、b 、c 分别相交于A 、B 、C ,求证:a 、b 、c 、d 四线共面.
答案:1. C 2. D 3. 2,4,8 4. ⑴×⑵×⑶×⑷√⑸√⑹×⑺×⑻×
5.⑴O ⑵A 1B 1⑶O ⑷OO 1⑸B 1⑹B 1
6. 答案:⑴ D ⑵ C ⑶ D
7. 证明:因为a //b ,由推论3,存在平面α,使得,a b αα??
又因为直线d 与a 、b 、c 分别相交于A 、B 、C ,由公理1,d α?
下面用反证法证明直线c α?:
假设c α?,则c C α=I ,在平面α内过点C 作c b 'P ,
因为b //c ,则c c 'P ,此与c c C '=I 矛盾.故直线c α?.
综上述,a 、b 、c 、d 四线共面.
c'b
a
d c
α
C B A
高中数学立体几何线面垂直的证明
立体几何证明 【知识梳理】 1. 直线与平面平行 判定定理:如果平面外一条直线和这个平面内一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行.(“线线平行?线面平行”) 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,那么这条直线和交线平行.(“线面平行?线线平行”) 2..直线与平面垂直 判定定理一如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这两条直线垂直于这个平面.(“线线垂直?线面垂直”) 判定定理二:如果平行线中一条直线垂直于一个平面,那么另一条也垂直于这个平面. 性质1.如果一条直线垂直于一个平面,那么这条直线垂直于这个平面内的所有直线。 (线面垂直?线线垂直) 性质2:如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平行. 三。平面与平面 空间两个平面的位置关系:相交、平行. 1. 平面与平面平行 判定定理:如果一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面,那么这两个平面平行.(“线面平行?面面平行”) 2. 两个平面垂直 判定定理:如果一条直线与一个平面垂直,那么经过这条直线的平面垂直于这个平面.(“线面垂直?面面垂直”) 性质定理:如果两个平面垂直,那么在一个平面内垂直于它们交线的直线也垂直于另一个平面.(面面垂直?线面垂直)
知识点一 【例题精讲】 1.在棱长为2的正方体1111D C B A ABCD -中,E 、F 分别为1DD 、DB 的中点。 (1)求证:EF//平面11D ABC ;(2)求证: 平面B 11D C C B 1⊥ EF C B 1⊥; (3)求三棱锥EFC B -1的体积V. 2.如图所示, 四棱锥P -ABCD 底面是直角梯形, ,,2,BA AD CD AD CD AB PA ⊥⊥=⊥底面ABCD , E 为PC 的 中点, PA =AD =AB =1. (1)证明: //EB PAD 平面; (2)证明: BE PDC ⊥平面; (3)求三棱锥B -PDC 的体积V . 3、如图所示,在四棱锥P ﹣ABCD 中,PA ⊥底面 ABCD ,AB ⊥AD ,AC ⊥CD ,∠ABC=60°,PA=AB=BC ,E 是PC 的中点,证明: (1)AE ⊥CD (2)PD ⊥平面ABE .
立体几何中组合问题的几种解法
立体几何中组合问题的几种解法 解决几何组合问题时,应准确灵活使用加法原理和乘法原理,要分类分步进行,做到不重复不遗漏。 1 直接求解法 例1:四面体的顶点和各棱中点共10个点,在其中取4个不共面的点,不同的取法有多少种? 分析:正面考虑本题各步骤的方法比较复杂,计算困难,应运用逆向思维,即先考虑从10个点任意取出4个点的方法,再减去从10个点中取出4点共面的的方法即可。 解:从10个点中找出4个点的方法有C410=210种,其中在四面体的四个面内各有6个点,取出共面的4个点的方法有4C4■=60种;相邻面各棱的中点4点共C410面的有3种;一条棱上三点与其相对棱中点也共面,共6种。 ∴所求方法N=210-60-3-6=141(种) 本题应注意“哪些点共面?”共有几种情况?[1] 例2:从平面Ⅱ上取6个点,再从平面B上取4个点,这10个点最多可确定多少个三棱锥? 解法①:分三种情况考虑:第一种情况从平面a上的6个点中任取一个再与从平面β上的4个点中任取3个点构成的三棱锥有C1■C■■个;第二种情况,从平面a上的6个点中任取2个与平面13上的4个点中任取2个点构成的三棱锥有C2■C2■个;第三种情况,从平面a上的6个点中任取3个点与平面β上的4个点中任取1个点构成的三棱锥有C■■C1■个。根据加法原理共有C1■C■■+C2■C2■ +C■■C1■ =24+90+80=194(个)。 解法②:逆向思维:从10个点中任取4个点的组合数C410中,去掉4个点共面的两种情况即4点在平面a上的C4■个,4点在平面β上的C4■个。其余的任4点都能构成一个三棱锥。因此,可构成三棱锥C410-C4■-C4■=210-15-1=194(个)。 2 从几何概念上求解[2] 例3:空间10个点,无三点共线,其中有六个点共面,其余无四个点共面,则这些可以组成四棱锥的个数有多少个? 此题易错解,仿上例。
专题平面几何之圆的性质问题
备考2020中考数学高频考点剖析 平面几何之圆的性质问题 (1)垂径典例相关问题; (2)圆心角相关问题; (3)圆周角相关问题. 考点剖析 例1(2018·湖北荆州·3分)如图,平面直角坐标系中,⊙P经过三点A(8,0),O(0,0),B (0,6),点D是⊙P上的一动点.当点D到弦OB的距离最大时,tan∠BOD的值是() A.2 B.3 C.4 D.5 【解答】解:连接AB,过点P作PE⊥BO,并延长EP交⊙P于点D,此时点D到弦OB的距离最大,∵A(8,0),B(0,6), ∴AO=8,BO=6, ∵∠BOA=90°, ∴AB==10,则⊙P的半径为5, ∵PE⊥BO, ∴BE=EO=3, ∴PE==4, ∴ED=9, ∴tan∠BOD==3. 故选:B. 例2(2018?乐山?3分)《九章算术》是我国古代第一部自成体系的数学专著,代表了东方数学的最
高成就.它的算法体系至今仍在推动着计算机的发展和应用.书中记载:“今有圆材埋在壁中,不知大小,以锯锯之,深一寸,锯道长一尺,问径几何?”译为:“今有一圆柱形木材,埋在墙壁中,不知其大小,用锯去锯这木材,锯口深1寸(ED=1寸),锯道长1尺(AB=1尺=10寸)”,问这块圆形木材的直径是多少?” 如图所示,请根据所学知识计算:圆形木材的直径AC是() A.13寸B.20寸C.26寸D.28寸 解:设⊙O的半径为r. 在Rt△ADO中,AD=5,OD=r﹣1,OA=r,则有r2=52+(r﹣1)2,解得r=13,∴⊙O的直径为26寸.故选C. 例3(2018·四川自贡·4分)如图,若△ABC内接于半径为R的⊙O,且∠A=60°,连接OB、OC,则边BC的长为() A. B. C. D. 【分析】延长BO交圆于D,连接CD,则∠BCD=90°,∠D=∠A=60°;又BD=2R,根据锐角三角函数的定义得BC=R. 【解答】解:延长BO交⊙O于D,连接CD, 则∠BCD=90°,∠D=∠A=60°, ∴∠CBD=30°, ∵BD=2R, ∴DC=R, ∴BC=R, 故选:D.
(完整版)高中立体几何证明垂直的专题训练
高中立体几何证明垂直的专题训练 深圳龙岗区东升学校—— 罗虎胜 立体几何中证明线面垂直或面面垂直都可转化为 线线垂直,而证明线线垂直一般有以下的一些方法: (1) 通过“平移”。 (2) 利用等腰三角形底边上的中线的性质。 (3) 利用勾股定理。 (4) 利用三角形全等或三角行相似。 (5) 利用直径所对的圆周角是直角,等等。 (1) 通过“平移”,根据若αα平面则平面且⊥⊥a b b a ,,// 1.在四棱锥P-ABCD 中,△PBC 为正三角形,AB ⊥平面PBC ,AB ∥CD ,AB= 2 1 DC ,中点为PD E .求证:AE ⊥平面PDC. 分析:取PC 的中点F ,易证AE//BF ,易证 B F ⊥平面PDC 2.如图,四棱锥P -ABCD ABCD ,∠PDA=45°,点E 为棱AB 的中点. 求证:平面PCE ⊥平面PCD ; 分析:取PC 的中点G ,易证EG//AF ,又易证A F 于是E G ⊥平面PCD,则平面PCE ⊥平面PCD (第2题图)
3、如图所示,在四棱锥P ABCD -中, AB PAD ⊥平面,//AB CD ,PD AD =,E 是PB 的中点,F 是CD 上的点,且 1 2 DF AB = ,PH 为PAD ?中AD 边上的高。 (1)证明:PH ABCD ⊥平面; (2)若121PH AD FC ===,,,求三棱锥E BCF -的体积; (3)证明:EF PAB ⊥平面. 分析:要证EF PAB ⊥平面,只要把FE 平移到DG ,也即是取AP 的中点G ,易证EF//GD, 易证D G ⊥平面PAB 4.如图所示, 四棱锥P -ABCD 底面是直角梯形 ,,2,BA AD CD AD CD AB PA ⊥⊥=⊥底面ABCD , E 为PC 的中点, P A =AD 。 证明: BE PDC ⊥平面; 分析:取PD 的中点F ,易证AF//BE, 易证A F ⊥平面PDC (2)利用等腰三角形底边上的中线的性质 5、在三棱锥P ABC -中,2AC BC ==,90ACB ∠=o ,AP BP AB ==, PC AC ⊥. (Ⅰ)求证:PC AB ⊥; (Ⅱ)求二面角B AP C --的大小; A C B P
平面的基本性质(一)
平面的基本性质(一) 教学目的: 1能够从日常生活实例中抽象出数学中所说的“平面” 2理解平面的无限延展性 3正确地用图形和符号表示点、直线、平面以及它们之间的关系 4初步掌握文字语言、图形语言与符号语言三种语言之间的转化 教学重点:掌握点-直线-平面间的相互关系,并会用文字-图形-符号语言正确表示理解平面的无限延展性 教学难点:(1)理解平面的无限延展性;(2)集合概念的符号语言的正确使用 授课类型:新授课 课时安排:1课时 教具:多媒体、实物投影仪 内容分析: 立体几何课程是初等几何教育的内容之一,是在初中平面几何学习的基础上开设的,以空间图形的性质、画法、计算以及它们的应用为研究对象,以演绎法为研究方法通过立体几何的教学,使学生的认识水平从平面图形延拓至空间图形,完成由二维空间向三维空间的转化,发展学生的空间想象能力,逻辑推理能力和分析问题、解决问题的能力平面的概念和平面的性质是立体几何全部理论的基础平面,是现实世界存在着的客观事物形态的数学抽象,在立体几何中是只描述而不定义的原始概念,但平面是把三维空间图形转化为二维平面图形的主要媒介,在立体几何问题平面化的过程中具有重要的桥梁作用 “立体几何”作为一门学生刚开始学习的学科,其内容对学生来说基本上是完全陌生的,应以“讲授法’的主,引导学生观察和想象,吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,初步培养空间想象力 本课是“立体几何”的起始课,应先把这一学科的内容作一大概介绍,包括课本的知识结构,“立体几何”的研究对象,研究方法,学习立体几何的方法和作用等而后引入“平面”概念,以类比的方式,联系直线的无限延伸性去理解平面的无限延展性,突破教学难点在进行“平面的画法”教学时,不仅要会画水平放置的平面,还应会画直立的平面和相交平面(包括有部分被遮住的相交平面)在用字母表示点、直线、平面三者间的关系时,应指明是借用了集合语句,并用列表法将这些关系归类,以便作为初学者的学生便于比较、记忆和运用 9.1节,平面的基本性质共4个知识点:平面的表示法、平面的基本性质、公理的推论、空间图形在平面上的表示方法这一小节是整章的基础通过平面基本性质及其推论的学习使学生对平面的直观认识上升到理性认识教师应该认识到培养学生的空间想象力主要是通过对图形性质的学习,使学生对图形的直观认识上升到理性认识,建立空间图形性质的正确概念,这样才能学好立体几何 为了形成学生的空间观念,这一小节通过观察太阳(平行)光线照射物体形成影子的性质来学习直观图的画法先直观地了解平行射影的性质,这样就可正确地指导学生画空间图形 这小节教学要求是,掌握平面的基本性质,直观了解空间图形在平面上的表示方法,会用斜二测画法画水平放置的平面图形的直观图和长方体、正方体的直观图 教学过程: 一、复习引入: 在初中,我们主要学习了平面图形的性质平面图形就是由同一平面内的点、线所构成的图形平面图形以及我们学过的长方体、圆柱、圆锥等都是空间图形,空间图形就是由空间的点、线、面所构成的图形 当我们把研究的范围由平面扩大到空间后,一些平面图形的基本性质,在空间仍然成立例如三角形全等、相似的充要条件,平行线的传递性等有些性质在研究范围扩大到空间后,是否仍然成立呢?例如,过直线外一点作直线的垂线是否仅有一条?到两定点距离相等的点的集合是否仅是连结两定点的线段的一条垂直平分线? 二、讲解新课: 1.平面的两个特征:①无限延展②平的(没有厚度) 平面是没有厚薄的,可以无限延伸,这是平面最基本的属性一个平面把空间分成两部分,一条直线把平面分成两部分