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1、2022年高中數(shù)學(xué) 1.2.1平面的基本性質(zhì)學(xué)案 蘇教版必修2
我們?cè)谌粘I钪谐R姷揭恍┪矬w如湖面、黑板面、桌面、玻璃面,都給我們以平面的感覺.那么我們能夠?qū)⑦@些面定義為平面嗎?測(cè)量中的平板儀、望遠(yuǎn)鏡或照相機(jī)等都用三條腿的架子支撐在地面上,你知道其中的道理嗎?
1.我們知道,幾何里的平面是無限延展的,通常把水平的平面畫成一個(gè)平行四邊形,常用符號(hào)的規(guī)定是:①A∈α,讀作:“點(diǎn)A在平面α內(nèi)”;B?α,讀作:“點(diǎn)B在平面α外或點(diǎn)B不在平面α內(nèi)”.②A∈l,讀作:“點(diǎn)A在直線l上”;B?l,讀作:“點(diǎn)B在直線l外或點(diǎn)B不在直線l上”.③l?α,讀作:“直線l在平面α內(nèi)”;l?α,讀作:“
2、直線l在平面α外或直線l不在平面α內(nèi)”.
2.公理1.(1)文字語言:如果一條直線上的兩點(diǎn)在一個(gè)平面內(nèi),那么這條直線上所有的點(diǎn)都在這個(gè)平面內(nèi).
(2)符號(hào)語言:A∈l,B∈l,A∈α,B∈α?l?α.
3.公理2.(1)文字語言:如果兩個(gè)平面有一個(gè)公共點(diǎn),那么它們還有其他公共點(diǎn),這些公共點(diǎn)的集合是經(jīng)過這個(gè)公共點(diǎn)的一條直線.
(2)符號(hào)語言:P∈α,P∈β?α∩β=l,P∈l.
4.公理3.(1)文字語言:經(jīng)過不在同一條直線上的三點(diǎn),有且只有一個(gè)平面.
(2)符號(hào)語言:A∈l,B∈l,C?l?三點(diǎn)A、B、C確定唯一平面α.
5.推論1:經(jīng)過一條直線和這條直線外的一點(diǎn),有且只有一個(gè)平
3、面.
6.推論2:經(jīng)過兩條相交直線,有且只有一個(gè)平面.
7.推論3:經(jīng)過兩條平行直線,有且只有一個(gè)平面.,
一、公理1
公理1:如果一條直線上的兩點(diǎn)在一個(gè)平面內(nèi),那么這條直線上所有的點(diǎn)都在這個(gè)平面內(nèi).
該公理是判定直線在平面內(nèi)的依據(jù).證明一條直線在某一平面內(nèi),即只需證明這條直線上有兩個(gè)不同的點(diǎn)在該平面內(nèi)即可.
二、公理2
公理2:如果兩個(gè)平面有一個(gè)公共點(diǎn),那么它們還有其他公共點(diǎn),這些公共點(diǎn)的集合是經(jīng)過這個(gè)公共點(diǎn)的一條直線.
該公理主要用于判定或證明兩個(gè)平面相交及三點(diǎn)在同一條直線上.證明點(diǎn)共線的問題,一般轉(zhuǎn)化為證明這些點(diǎn)是某兩個(gè)平面的公共點(diǎn)(依據(jù):由點(diǎn)在線上,線在面內(nèi)
4、,推出點(diǎn)在面內(nèi)),這樣,可根據(jù)公理2證明這些點(diǎn)都在這兩個(gè)平面的公共直線上.證明共點(diǎn)問題,一般是先證明兩條直線交于一點(diǎn),再證明這點(diǎn)在第三條直線上,而這一點(diǎn)是兩個(gè)平面的公共點(diǎn),這第三條直線是這兩個(gè)平面的交線.
三、公理3及其三個(gè)推論
公理3:經(jīng)過不在同一條直線上的三點(diǎn),有且只有一個(gè)平面.
推論1:經(jīng)過一條直線和這條直線外的一點(diǎn),有且只有一個(gè)平面.
推論2:經(jīng)過兩條相交直線,有且只有一個(gè)平面.
推論3:經(jīng)過兩條平行直線,有且只有一個(gè)平面.
公理3和三個(gè)推論是證明點(diǎn)和點(diǎn)、點(diǎn)和線、線和線共面的重要依據(jù),是把空間問題化歸成平面問題的重要渠道.
知識(shí)點(diǎn)一 平面的概念及符號(hào)表示
1
5、.下列說法中,正確的有________(填序號(hào)).
①一個(gè)平面長(zhǎng)4 m,寬2 m;
②2個(gè)平面重疊在一起比一個(gè)平面厚;
③一個(gè)平面的面積是25 cm2;
④一條直線的長(zhǎng)度比一個(gè)平面的長(zhǎng)度大;
⑤圓和平行四邊形都可以表示平面.
解析:根據(jù)平面定義,前4個(gè)說法均不正確,⑤正確.
答案:⑤
2.點(diǎn)M在直線a上,且直線a在平面α內(nèi),可記為________.
解析:點(diǎn)、線、面的關(guān)系采用集合中的符號(hào)來記.
答案:M∈a?α
3.根據(jù)下列條件,畫出圖形:平面α∩平面β=AB,直線CD?α,CD∥AB,E∈CD,直線EF∩β=F,F(xiàn)?AB.
解析:由題意畫圖形如下:
6、
知識(shí)點(diǎn)二 平面基本性質(zhì)三條公理
4.平面α、β有公共點(diǎn)A,則α、β有________個(gè)公共點(diǎn).
解析:根據(jù)公理2.
答案:無數(shù)
5.如圖,平面α∩平面β=l,A、B∈α,C∈β,C?l,直線AB∩l=D ,過A、B、C三點(diǎn)確定的平面為γ,則平面γ、β的交線必過點(diǎn)________.
解析:根據(jù)公理判定點(diǎn)C和點(diǎn)D既在平面β內(nèi)又在平面γ內(nèi),故在β與γ的交線上.
答案:C和D
6.空間任意四點(diǎn)可以確定________個(gè)平面.
解析:若四點(diǎn)共線,可確定無數(shù)個(gè)平面;若四點(diǎn)共面不共線,可確定一個(gè)平面;若四點(diǎn)不共面,可確定四個(gè)平面.
答案:1個(gè)或4個(gè)或無數(shù)
知識(shí)點(diǎn)三 平
7、面基本性質(zhì)三條推論
7.下列命題說法正確的是________(填序號(hào)).
①空間中不同三點(diǎn)確定一個(gè)平面;
②空間中兩兩相交的三條直線確定一個(gè)平面;
③一條直線和一個(gè)點(diǎn)能確定一個(gè)平面;
④梯形一定是平面圖形.
解析:根據(jù)三個(gè)公理及推論知①②③均不正確.
答案:④
8.下列各圖的正方體中,P、Q、R、S分別是所在棱的中點(diǎn),則使這四個(gè)點(diǎn)共面的圖形是________(把正確圖形的序號(hào)都填上).
解析:①中PS∥RQ,③中SR∥PQ,由推論3知四點(diǎn)共面.
答案:①③
9.點(diǎn)A在直線l上但不在平面α內(nèi),則l與α的公共點(diǎn)有__________個(gè).
答案:0或1
8、
綜合點(diǎn)一 點(diǎn)共線的問題
10.如圖,在正方體ABCDA1B1C1D1中,設(shè)A1C∩平面ABC1D1=E,則B、E、D1三點(diǎn)的關(guān)系是________________________________.
解析:連接AC、A1C1、AC1,則E為A1C與AC1的交點(diǎn),故E為AC1的中點(diǎn).又ABC1D1為平行四邊形,所以B、E、D1三點(diǎn)共線.
答案:共線
11.如右圖,E、F、G、H分別是空間四邊形中AB、BC、CD、DA上的點(diǎn),且EH與FG交于點(diǎn)O.
求證:B、D、O三點(diǎn)共線.
證明:∵E∈AB,H∈AD,
∴E∈平面ABD,H∈平面ABD.
∴EH?平面ABD.
9、
∵EH∩FG=O,∴O∈平面ABD.
同理可證O∈平面BCD.
∵平面ABD∩平面BCD=BD,∴O∈BD,
即B、D、O三點(diǎn)共線.
綜合點(diǎn)二 線共點(diǎn)問題
12.如圖,正方體ABCDA1B1C1D1中,E、F分別是棱AA1、AB的中點(diǎn),求證:D1E、CF、DA三線共點(diǎn).
證明:如圖,連接EF,A1B,D1C,
∵E、F為AA1、AB的中點(diǎn),
∴EF綊A1B.
又∵A1B綊D1C,
∴EF綊D1C.
故直線D1E、CF在同一個(gè)平面內(nèi),且D1E、CF不平行,則D1E、CF必相交于一點(diǎn),設(shè)該點(diǎn)為M.又∵M(jìn)∈平面ABCD且M∈平面ADD1A1,∴M∈AD,即D1E、CF
10、、DA三線共點(diǎn).
綜合點(diǎn)三 點(diǎn)、線共面問題
13.下列敘述中,正確的是________(填序號(hào)).
①若點(diǎn)P在直線l上,點(diǎn)P在直線m上,點(diǎn)P在直線n上,則l、m、n共面;
②若點(diǎn)P在直線l上,點(diǎn)P在直線m上,則l、m共面;
③若點(diǎn)P不在直線l上,點(diǎn)P不在直線m上,點(diǎn)P不在直線n上,則l、m、n不共面;
④若點(diǎn)P不在直線l上,點(diǎn)P不在直線m上,則l、m不共面;
⑤若點(diǎn)P在直線l上,點(diǎn)P不在直線m上,則l、m不共面.
解析:∵P∈l,P∈m,∴l(xiāng)∩m=P.由推論2知,l、m共面.
答案:②
綜合點(diǎn)四 同一法證直線共面
14.已知:a∥b∥c,直線l∩a=A,l∩b=B,l∩c=C.
求證:a、b、c、l四線共面.
證明:∵a∥b,∴a、b確定一個(gè)平面α.
∵A∈a,B∈b,∴A∈α,B∈α.
∴AB?α,即l?α.同理,由b∥c,得b,c確定一個(gè)平面β,可證l?β.
∴l(xiāng)、b?α,l、b?β.
∵l∩b=B,∴l(xiāng)、b只能確定一個(gè)平面.
∴α與β重合.故c在平面α內(nèi).
∴a、b、c、l四線共面.