10三垂线定理和逆定理
高二数学三垂线定理和逆定理
PA⊥α a α
PA⊥a ② a⊥平面PAO AO⊥a
P
a α
①
①
a⊥PO PO 平面PAO
③
A
o
②
③
线面垂直 性质
线线垂直
线面垂直 性质 判定定理
线线垂直
如果将定理“在 平面内”的条件去掉， 结论仍然成立吗？
例如：当 b⊥ 时， b⊥OA
但 b不垂直于OP
P
b
直线a 在一定要在平面内，如果 a 不在平面内， 定理就不一定成立。
(3) 已知：在正方体AC1中，求证：A1C⊥B1D1，A1C⊥BC1
P A O B C D A
P
D1
C1
A1
C
B1 D
C
(1)
(2)
M B
A (3)
B
(1) PA⊥正方形ABCD所在平
P A B D
面，O为对角线BD的中点，
求证：PO⊥BD，PC⊥BD 证明: ∵ PA⊥平面ABCD ∴ AO是PO在平面ABCD上的射影 ∵ABCD为正方形 O为BD的中点 ∴ AO⊥BD 又 BD
已知：∠BAC在平面内，点P，PE⊥AB，PF⊥AC， PO⊥ ，垂足分别是E、F、O，PE=PF P 求证：∠BAO=∠CAO 分析： 要证 ∠BAO=∠CAO E B 只须证OE=OF, OE⊥AB,OF⊥AC O
证明： ∵ PO ⊥ F ∴OE、OF是PE、PF在内的射影 ∴ OE=OF ∵ PE=PF 由OE是PE的射影且PE⊥AB OE⊥AB 得 同理可得OF⊥AC
三垂线定理
P A o
a
α
江苏省海安县实验中学数学组
吕素楠
复习： 什么叫平面的斜线、垂线、射影？
三垂线定理及其逆定理
三垂线定理及其逆定理知识点：1.三垂线定理；；2.三垂线定理的逆定理；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 分别是平面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）证明线线垂直的方法：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 可以相交，也可以异面。
（5）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。
例1.已知P 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 的中点。
求证：,PO BD PC BD ⊥⊥。
PBB例4.在正方体1AC 中，求证：11111,AC B D AC BC ⊥⊥；2．写出三垂线定理的逆命题，并证明它的正确性； 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 上的射影是BCD ∆的垂心；PDAB C1A C例 3.求证:如果一个角所在平面外一点到角的两边的距离相等，那么这点在平面内的射影在这个角的平分线上 已知： 求证：说明：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 的长度等于多少的时候，点P 在平面ABC 内的射影恰好落在边BC 上；B作业：1.正方体1111D C B A ABCD -,,E F 分别是1,A A AB 上的点,1EC EF ⊥. 求证: 1EF EB ⊥。
三垂线定理及其逆定理
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，它也和这条斜线的射影垂直。
P
已知：PA，PO分
别是平面 的垂线和斜
线，AO是PO在平面
A
O a 的射影,a ,a ⊥PO
α
求证：a ⊥AO
线射垂直 定逆定理理线斜垂直
三垂线定理： 在平面
内的一条直线，如果和这个平 面的一条斜线的射影垂直，那 么，它就和这条斜线垂直。
三垂线定理及其逆定理
P
A
2020/8/10
B C
如图，在正方体ABCD-A1B1C1D1中，DD1⊥ 平面AC,DD1为平面AC的垂线，BD1为平面AC的 斜线。
D1
思考：
A1
1、直线BD,AC和BD1之间有 怎样的位置关系？
D
2、总结：
A
C1 B1
C
B
三垂线定理：在平面内的一条直线，如果它和这个
D1
C1
A1 D
A
B1
C FE
B
影，则 a⊥b
（× ）
⑶ 若a是平面α的斜线，直线b α
且b垂直于a在一平面β内的射
影则a⊥b
（× ） D
⑷ 若a是平面α的斜线,b∥α,直线
b垂直于a在平面α内的射影，
A
则 a⊥b
（√ ）
C1 B1
C B
例2 在四面体ABCD中，已知AB⊥CD，AC⊥BD 求证：AD⊥BC
证明：作AO⊥平面BCD于点O，
连接BO，CO，DO，则BO，
A
CO，DO分别为AB，AC，
AD在平面BCD上的射影。
∵AB⊥CD，∴BO⊥CD，
同理CO⊥BD，
三垂线定理及三垂线逆定理
BC ⊥ PC
A O BPB=PC, M是BC的中点, 求证：BC⊥AM P
C A M
证明: PB=PC
B M= M C
BC ⊥ PM
B BC⊥AM
PA⊥平面PBC
我们要学会从纷繁的已知条件和各式各样的位置 图形中找出或者创造出符合三垂线定理的条件
P
解 题 回 顾
证明: 连结AC, CC1⊥平面ABCD BD⊥AC AC1⊥BD 同理AC1⊥A1B
D
D1 C A A1
B1
B
AC1⊥平面BA1D.
本节课到此结束，请同学们课后再 做好复习与作业。谢谢！
作业：见题单
再见!
例 在空间四边形ABCD中,已知 CD ⊥ AB , BD ⊥ AC. 求证：BC ⊥ AD . 证明:
A
作AO⊥平面BCD于点O CD ⊥ AB
CD ⊥ BO
同理 BD ⊥ CO O是△BCD的垂心 BC ⊥ DO AO⊥平面BCD BC ⊥ AD.
B O D
C
例 在正方体ABCD—A1B1C1D1中, C1 求证：AC1⊥平面BA1D.
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的射影垂直.
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 的射影垂直,那么它就和这条斜线垂直.
线射垂直
定 理
逆 定 理
P
a
线斜垂直
A
O
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的射影垂直.
α
A
O
a
P
α
P
A O
a
A
C
三垂线定理及其逆定理
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
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
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
NO.*垂线定理三垂线定理在平面内的一条直线，如果和穿过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：如果平面内一条直线和平面的一条斜线垂直，那么这条直线也垂直于这条斜线在平面内的射影。
1, 三垂线定理描述的是PO（斜线）,A0（射影）,a（直线）之间的垂直关系.2, a与P0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理的应用，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丄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.注：1°定理中四条线均针对同一平面而言2°应用定理关键是找”基准面"这个参照系用向量证明三垂线定理已知：PO, PA分别是平面a的垂线，斜线，0A是PA在a内的射影，b属于a,且b 垂直0A，求证：b垂直PA证明：因为P0垂直a,所以P0垂直b,又因为0A垂直b向量PA=（向量P0+向量0A）所以向量PA乘以b=（向量P0+向量0A）乘以b=（向量P0乘以b）力口（向量0A 乘以b ）=0,所以PA垂直b。
2）已知：P0, PA分别是平面a的垂线，斜线，0A是PA在a内的射影，b属于a,且b垂直PA,求证：b垂直0A证明：因为P0垂直a,所以P0垂直b,又因为PA垂直b,向量0A=（向量PA-向量P0）所以向量0A乘以b==（向量PA-向量P0）乘以b=（向量PA乘以b ）减（向量P0 乘以b ）=0,所以0A垂直b o 求交线0A于平面0BC所成的角。
2。
已知三个平面0AB , 0BC, 0AC相交于一点0，角A0B=角B0C=角C0A=6O 度,向量0A=（向量0B+向量AB） , 0是内心，又因为AB=BC=CA ,所以0A于平面0BC所成的角是30 度o.面角的求法有六种：1•定义法2•垂面法3•射影定理NO.*4•三垂线定理5•向量法6•转化法二面角一般都是在两个平面的相交线上，取恰当的点，经常是端点和中点。
三垂线定理及其逆定理
C
A
B
线射垂直
三垂线定理：
定
理
逆定理
线斜垂直
线射垂直
定 理 逆 定 理
在平面内的一条直线，如果和 这个平面的一条斜线的射影垂 直，那么，它就和这条斜线垂 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， 它也和这条斜线的射影垂直。
线斜垂直
；https:/// 电子杂志制作 电子画册制作 HTML5电子杂志 企业期刊制作 企业内刊制作 ；
a
α
a ,a ⊥PO 求证：a ⊥AO
例3 如果一个角所在平面外一点到角的两边 距离相等，那么这一点在平面上的射影在这 个角的平分线上。 P
E A F C
B
O
已知：∠BAC在平面内，点P， PE⊥AB， PF⊥AC，PO⊥ ，垂足分别是E、F、O，PE=PF 求证：∠BAO=∠CAO
A
B O C
D
练
习
1.在正方体AC1中，E、G分别是AA1和CC1的中 点，F在AB上，且C1E⊥EF，则EF与GD所成 的角的大小为（ D ） A 30° B 45° C 60° D 90° D1 A1 E D C1
B1
M
G
C
EB1是EC1在平面AB1 内的射影
A
F
B
EB1 ⊥EF DG∥AM∥EB1 EF ⊥DG
例4 在四面体ABCD中，已知AB⊥CD，AC⊥BD 求证：AD⊥BC 证明：作AO⊥平面BCD于点O， 连接BO，CO，DO，则BO， CO，DO分别为AB，AC， AD在平面BCD上的射影。
∵AB⊥CD，CD 平面BCD ∴BO⊥CD，同理CO⊥BD， 于是O是△BCD的垂心， ∴DO⊥BC，于是AD⊥BC.
高二数学三垂线定理和逆定理
作业：《教学与测试》53
《创新作业》14
感谢莅临指导!
再见！
；
/category/safety/ 防爆柜 ；
融入到其中/混沌青气随着马开の法落融入到液滴中/紫金色の液滴中交织着青色/液滴越来越多/马开の心神完全融入到其中/法冲击在其中/马开就坐在那里/整佫人身上依旧有血珠浮现/但却壹直没有刀疤男想象の那样/马开爆裂而亡/钟薇着面前近乎成血人の马开/拳头也紧紧の握着/心中生起咯壹 丝希望/就在所有人の注视中/马开入定壹般/就静静の坐在那里/周身血珠和煞气不断の喷涌而出/恐怖非凡/"如此煞气它如何能承受/刀疤皇难以理解/这样の煞气足以轻而易举要人命咯/要确定换做确定它/生机早就磨灭咯/可这佫少年/肉身好像无惧这样の煞气/这怎么可能/就算确定煞灵者都无法做 到啊/马开气海之中/紫龙帝金在煞气和法の淬炼下/消融の很快/很快就全部化作液滴/其中即使有规则/但都被混沌青气包裹/"青莲成/"马开吼叫/无穷の法交织而成/液滴慢慢の塑造/煞气冲入其中/紫金色の鼎上/出现壹种种纹理/这纹理有马开感悟出来の/也有黑铁上の/甚至黑铁中の文字也烙印其 中/让马开惊奇の确定/黑铁幽泉中出现の诡异文字/居然可以烙印在上面不消失/很快/壹颗紫金色の青莲出现浮现/周身确定漆黑の煞气和青光交织の纹理/它作为器物和落在马开の青莲元灵中/青莲成/气海顿时有轰轰の巨响/巨响冲击之间/有着雷光闪现壹般/而在马开の头顶上/也有乌云遍布/遮滴 盖地/要压迫苍穹壹般/但这种乌云刚刚出现/没有多久就消散咯/其中の雷光都来不及凝聚/马开不知道这点/它此刻身体在疯狂の吸收着煞气/以煞灵术锻炼煞气/不断の融入气海中/又有自己の窍穴/阴阳转化煞气/把煞气化为灵气/不断の壮大马开の能量/马开法在气海中不断の舞动/舞动之间/分出壹 股元灵力/融入到煞气中/成为煞气の元灵/煞气锻
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P
F A
E D
a,
7 2
a, 2a
H
B
C
①线面垂直 P
②线射垂直 P
？
P
③ 线斜垂直
α
A
O
a
α
A
O
a
α
A
O
a
直线和平面 垂直
面内线和斜线 的射影垂直
面内线和斜线 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的射影垂直。 已知：PA，PO分
P
A O a
别是平面 的垂线和斜 线，AO是PO在平面 的射影,a , a ⊥PO
≠
α
求证：a ⊥AO
射影定位（三棱锥定位）
Ex：(1)P是△ABC所在平面外一点，若P点到△ABC各顶点 的距离都相等，则P点在平面ABC内的射影是△ABC的( A ) (A)外心 (B)内心 (C)重心 (D)垂心 (2)P是△ABC所在平面外一点，若P点到△ABC各边的距离 都相等，且P点在平面ABC内的射影在△ABC的内部，则射 影是△ABC的 (B ) (A)外心 (B)内心 (C)重心 (D)垂心
例2.已知：在正方体AC1中， 求证：A1C⊥B1D1，A1C⊥BC1
D1 A1 D
C1 B1
C B
A
三垂线定理解题的关键：三步走！
解 题 反 思
一找基准面，区分斜 线和面内线
P
二找斜线在平面内的射影
A α O
a
三证明面内线和射影垂直
注意：射影由两足确定，关键要找准 平面的垂线
Ex:在正方体ABCD-A1B1C1D1中
三垂线定理
P
A
O
a
α
二、三垂线定理的应用
应用1.证明线线垂直 例1. PA⊥正方形ABCD所在平面，O为对角线BD的中点， 求证：PO⊥BD
证明: ∵ PA⊥平面ABCD
∴ AO是PO在平面ABCD上的射影
P A O B C
∵ABCD为正方形 O为BD的中点
D
∴ AO⊥BD 由三垂线定理： ∴ PO⊥BD
Ex:如图，已知OB平面于B，OA是 平面的斜线，A为斜足，直线AC平 ≠ 面，设OAB=1，又CAB=2， OAC=．那么cos=cos1cos2．
O
B
A
D
C
D1 C1 O A1 B1
若A1C1,B1D1相交于O,M是 AA1中点,N是BC上任意一 点,则B1M与ON始终垂直 吗?
M D N A B
C
是
应用2.求距离
例3. PA⊥矩形ABCD所在平面，PA=AB=3,BC=4
求：(1)P点到BC的距离
（2)P点到BD的距离
A
P
D C
B
Ex:如图,已知六边形ABCDEF是边长为a的正六 边形,PA垂直于六边形ABCDEF所在的平面M,并 且PA=a,求点P到正六边形各边的距离.
(3)P是△ABC所在平面外一点，连结PA、PB、PC，若 PABC ，PBAC，则P点在平面ABC内的射影是△ABC的( D） (A)外心 (B)内心 (C)重心 (D)垂心
结论： 如果平面外一点到平面内一个角的两边距离相等， 那么这一点在平面内的射影落在这个角的角平分线上。
已知：∠BAC在平面内，点P，PE⊥AB，PF⊥AC， PO⊥ ，垂足分别是E、F、O，PE=PF P 求证：∠BAO=∠CAO E B O 分析： 要证 ∠BAO=∠CAO 只须证OE=OF, OE⊥AB,OF⊥AC A ? ? ? C 证明： ∵ PO ⊥ F ∴OE、OF是PE、PF在内的射影 结 ∵ PE=PF ∴ OE=OF 论 成 由OE是PE的射影且PE⊥AB得： OE⊥AB 立 同理可得OF⊥AC ∴OA是∠BAC的平分线