高考数学一轮复习 第八章 立体几何 8.3 空间图形的基本关系与公理优质课件 文 北师大版

1、18 8. .3 3空间图形的基本关系与公理空间图形的基本关系与公理2知识梳理双基自测2341自测点评1.空间图形的公理(1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内(即直线在平面内).(2)公理2:经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面(即可以确定一个平面).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.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.(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通过这个点的公共直线.(4)公理4:平行于同一条直线的两条直线平行.3知识梳理双基

2、自测自测点评23412.空间中两直线的位置关系(1)空间两直线的位置关系(2)等角定理:空间中,如果两个角的两条边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.(3)异面直线a,b所成的角:过空间任意一点P分别引两条异面直线a,b的平行线l1,l2(al1,bl2),这两条相交直线所成的锐角(或直角)就是异面直线a,b所成的角.4知识梳理双基自测自测点评23413.空间直线与平面、平面与平面的位置关系(1)直线与平面的位置关系有相交、平行、在平面内三种情况.(2)平面与平面的位置关系有平行、相交两种情况.5知识梳理双基自测自测点评23414.常用结论(1)唯一性定理过直线外一点有且只有一条直线与已知直

3、线平行.过直线外一点有且只有一个平面与已知直线垂直.过平面外一点有且只有一个平面与已知平面平行.过平面外一点有且只有一条直线与已知平面垂直.(2)异面直线的判定定理经过平面内一点的直线与平面内不经过该点的直线互为异面直线.(3)异面直线易误解为“分别在两个不同平面内的两条直线为异面直线”,实质上两异面直线不能确定任何一个平面,因此异面直线既不平行,也不相交.61.下列结论正确的画“”,错误的画“”.(1)两个不重合的平面只能把空间分成四个部分. ()(2)两个平面,有一个公共点A,就说,相交于A点,记作=A. ()(3)已知a,b是异面直线,直线c平行于直线a,那么c与b不可能是平行直线. (

4、)(4)如果两个不重合的平面,有一条公共直线a,就说平面,相交,并记作=a.()(5)若a,b是两条直线,是两个平面,且a ,b ,则a,b是异面直线. ()2知识梳理双基自测3415自测点评 答案 答案关闭(1)(2)(3)(4)(5)7知识梳理双基自测自测点评234152.(2016上海,文16)如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别为BC,BB1的中点,则下列直线中与直线EF相交的是()A.直线AA1B.直线A1B1C.直线A1D1D.直线B1C1 答案解析解析关闭只有B1C1与EF在同一平面内,是相交的.选项A,B,C中直线与EF都是异面直线,故选D. 答案解析关闭D8

5、知识梳理双基自测自测点评23415 答案 答案关闭3.已知l,m是两条不同的直线,是两个不同的平面,下列命题:若l ,m ,l,m,则;若l ,l,=m,则lm;若,l,则l;若l,ml,则m.其中真命题有(写出所有真命题的序号).9知识梳理双基自测自测点评23415 答案 答案关闭4.设P表示一个点,a,b表示两条直线,表示两个平面,给出下列四个命题,其中正确的命题是.(填序号)Pa,Pa ;ab=P,b a ;ab,a ,Pb,Pb ;=b,P,PPb10知识梳理双基自测自测点评234155.如图所示,在三棱锥A-BCD中,E,F,G,H分别是棱AB,BC,CD,DA的中点,则(1)当AC

6、,BD满足条件时,四边形EFGH为菱形;(2)当AC,BD满足条件时,四边形EFGH是正方形. 答案解析解析关闭 答案解析关闭11知识梳理双基自测自测点评1.做有关空间图形的公理的判断题时,要抓住关键词,如“有且只有”“只能”“最多”等.2.两个不重合的平面只要有一个公共点,那么两个平面一定相交且得到的是一条直线.3.异面直线是指不同在任何一个平面内,没有公共点的直线.不能错误地理解为不在某一个平面内的两条直线就是异面直线.12考点1考点2考点3例1如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是AB,AA1的中点,求证:(1)E,C,D1,F四点共面;(2)CE,D1F,DA三线

7、共点.思考如何利用空间图形的公理证明点共线和线共点? 13证明 (1)如图,连接EF,CD1,A1B.E,F分别是AB,AA1的中点,EFA1B.又A1BCD1,EFCD1,E,C,D1,F四点共面.(2)EFCD1,EFCD1,CE与D1F必相交,设交点为P,则由PCE,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.考点1考点2考点314考点1考点2考点3解题心得1.点线共面问题的证明方法:(1)纳入平面法:先确定一个平面,再证有关点、线在此平面内;(2)辅助平面法:先证有关点、线确定平面,再证其余

8、点、线确定平面,最后证明平面,重合.2.证明多线共点问题,常用的方法是:先证其中两条直线交于一点,再证交点在第三条直线上.证交点在第三条直线上时,第三条直线应为前两条直线所在平面的交线,可以利用公理3证明.15考点1考点2考点3对点训练对点训练1如图,空间四边形ABCD中,E,F分别是AB,AD的中点,G,H分别在BC,CD上,且BGGC=DHHC=12.(1)求证:E,F,G,H四点共面;(2)设EG与FH交于点P,求证:P,A,C三点共线.16考点1考点2考点3证明 (1)E,F分别为AB,AD的中点,EFBD.GHBD,EFGH.E,F,G,H四点共面.(2)EGFH=P,PEG,EG

9、平面ABC,P平面ABC.同理P平面ADC.P为平面ABC与平面ADC的公共点.又平面ABC平面ADC=AC,PAC,P,A,C三点共线.17考点1考点2考点3例2若直线l1和l2是异面直线,l1在平面内,l2在平面内,l是平面与平面的交线,则下列命题正确的是()A.l与l1,l2都不相交B.l与l1,l2都相交C.l至多与l1,l2中的一条相交D.l至少与l1,l2中的一条相交思考如何借助空间图形确定两直线位置关系? 答案解析解析关闭 l1与l在平面内,l2与l在平面内,若l1,l2与l都不相交,则l1l,l2l,根据直线平行的传递性,则l1l2,与已知矛盾,故l至少与l1,l2中的一条相交

10、. 答案解析关闭 D18考点1考点2考点3解题心得解题时一定要注意选项中的重要字眼“至少”“至多”,否则很容易出现错误.解决空间点、线、面的位置关系这类问题时一定要万分小心,除了作理论方面的推导论证外,利用特殊图形进行检验,也可作必要的合情推理.19考点1考点2考点3对点训练对点训练2(1)如图,G,N,M,H分别是三棱柱的顶点或所在棱的中点,则直线GH,MN是异面直线的图形有.(填上所有正确答案的序号)20考点1考点2考点3(2)如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别是A1B1,B1C1的中点.问:AM和CN是不是异面直线?说明理由.D1B和CC1是不是异面直线?说明理由.2

11、1考点1考点2考点3答案: (1) 解析: 题图中,直线GHMN;题图中,G,H,N三点共面,但M平面GHN,因此直线GH与MN异面;题图中,连接MG,易知GMHN,因此GH与MN共面;题图中,G,M,N共面,但H平面GMN,因此GH与MN异面.所以题图,中GH与MN异面.22考点1考点2考点3(2)解 不是异面直线.理由如下:连接MN,A1C1,AC.M,N分别是A1B1,B1C1的中点,MNA1C1.又A1AC1C,四边形A1ACC1为平行四边形,A1C1AC,MNAC.A,M,N,C在同一平面内,故AM和CN不是异面直线.23考点1考点2考点3是异面直线.理由如下:ABCD-A1B1C1

12、D1是正方体,B,C,C1,D1不共面.假设D1B与CC1不是异面直线,则存在平面,使D1B 平面,CC1平面,D1,B,C,C1,与B,C,C1,D1不共面矛盾.假设不成立,即D1B与CC1是异面直线.24考点1考点2考点3例3设直线m与平面相交但不垂直,则下列说法中正确的是()A.在平面内有且只有一条直线与直线m垂直B.过直线m有且只有一个平面与平面垂直C.与直线m垂直的直线不可能与平面平行D.与直线m平行的平面不可能与平面垂直思考如何借助空间图形确定线面位置关系? 答案解析解析关闭 答案解析关闭25考点1考点2考点3解题心得解决这类问题的关键就是熟悉直线与直线、直线与平面、平面与平面的各

13、种位置关系及相应的公理定理,归纳整理平面几何中成立但立体几何中不成立的命题,并在解题过程中注意避免掉入由此设下的陷阱.判断时可由易到难进行,一般是作图分析,构造出符合题设条件的图形或反例来判断.26考点1考点2考点3对点训练对点训练3(2016上饶模拟)已知正方体ABCD-A1B1C1D1,点P,Q,R分别是线段B1B,AB和A1C上的动点,观察直线CP与D1Q,CP与D1R,给出下列结论:对于任意给定的点P,存在点Q,使得D1QCP;对于任意给定的点Q,存在点P,使得CPD1Q;对于任意给定的点R,存在点P,使得CPD1R;对于任意给定的点P,存在点R,使得D1RCP.其中正确的结论是.(填

14、序号) 答案解析解析关闭只有D1Q平面BCC1B1,即D1Q平面ADD1A1时,才能满足对于任意给定的点P,存在点Q,使得D1QCP.因为过D1点与平面DD1A1A垂直的直线只有一条D1C1,而D1C1AB,所以错误;当点P与B1重合时,CPAB,且CPAD1,所以CP平面ABD1.因为对于任意给定的点Q,都有D1Q平面ABD1,所以对于任意给定的点Q,存在点P,使得CPD1Q,所以正确;只有CP垂直D1R在平面BCC1B1中的射影时,D1RCP,所以正确;只有CP平面A1CD1时,才正确,因为过C点的平面A1CD1的垂线与BB1无交点,所以错误. 答案解析关闭27考点1考点2考点31.公理1

15、是判断一条直线是否在某个平面内的依据;公理2及其推论是判断或证明点、线共面的依据;公理3是证明三线共点或三点共线的依据.要能够熟练用文字语言、符号语言、图形语言来表示公理.2.判定空间两条直线是异面直线的方法(1)判定定理:平面外一点A与平面内一点B的连线和平面内不经过点B的直线是异面直线.(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,从而可得两线异面.28考点1考点2考点31.异面直线易误解为“分别在两个不同平面内的两条直线为异面直线”,实质上两异面直线不能确定任何一个平面,因此异面直线既不平行,也不相交.2.直线与平面的位置关系在判断时最易忽视“线在面内”.29思想方法构造模

16、型判断空间线面的位置关系空间点、直线、平面的位置关系是立体几何的理论基础,高考常设置选择题或填空题,考查直线、平面位置关系的判断和异面直线所成的角的求法.在判断线、面位置关系时,有时可以借助常见的几何体作出判断.这类试题一般称为空间线面位置关系的组合判断题,解决的方法是“推理论证加反例推断”,即正确的结论需要根据空间线面位置关系的相关定理进行证明,错误的结论需要通过举出反例说明其错误,在解题中可以以常见的空间几何体(如正方体、正四面体等)为模型进行推理或者反驳.30典例(1)已知空间三条直线l,m,n,若l与m异面,且l与n异面,则()A.m与n异面B.m与n相交C.m与n平行D.m与n异面、

17、相交、平行均有可能(2)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别为棱AA1,CC1的中点,则在空间中与三条直线A1D1,EF,CD都相交的直线有条.31(3)已知m,n是两条不同的直线,为两个不同的平面,有下列四个命题:若m,n,mn,则;若m,n,mn,则;若m,n,mn,则;若m,n,则mn.其中所有正确的命题的序号是.答案(1)D(2)无数(3)32解析(1)在如图所示的长方体中,m,n1与l都异面,但是mn1,所以A,B错误;m,n2与l都异面,且m,n2也异面,所以C错误.(2)(方法一)如图,在EF上任意取一点M,直线A1D1与M确定一个平面,这个平面与CD有且仅有一个交点N,当M取不同的位置时就确定不同的平面,从而与CD有不同的交点N,而直线MN与这三条异面直线都有交点,所以在空间中与这三条直线都相交的直线有无数条.33(方法二)在A1D1上任取一点P,过点P与直线EF作一个平面,因CD与平面不平行,所以它们相交,设它们交于点Q,连接PQ(图略),则PQ与EF必然相交,即PQ为所求直线.由点P的任意性,知有无数条直线与