2022届高考数学一轮复习第八章立体几何8.3空间点直线平面之间的位置关系课件文新人教版

1、8 8. .3 3空间点、直线、空间点、直线、平面平面 之间之间的位置关系的位置关系-2-知识梳理双基自测23416571.平面的基本性质公理1:如果一条直线上的在一个平面内,那么这条直线在此平面内.公理2:过的三点,有且只有一个平面.公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有过该点的公共直线.两点 不在一条直线上 一条 -3-知识梳理双基自测23416572.直线与直线的位置关系 平行 相交 任何 (2)异面直线所成的角定义:设a,b是两条异面直线,经过空间任一点o作直线aa,bb,把a与b所成的锐角(或直角)叫做异面直线a,b所成的角(或夹角).-4-知识梳理双基自测234

2、16573.公理4平行于的两条直线互相平行.同一条直线 -5-知识梳理双基自测23416574.定理空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角.相等或互补 -6-知识梳理双基自测23416575.直线与平面的位置关系直线与平面的位置关系有 、 、_三种情况.平行 相交 在平面内 -7-知识梳理双基自测23416576.平面与平面的位置关系平面与平面的位置关系有、两种情况.平行 相交 -8-知识梳理双基自测23416577.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

3、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.-9-知识梳理双基自测2341657(3)确定平面的三个推论推论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.(4)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.2-10-知识梳理双基自测34151.下列结论正确的打“”,错误的打“”.(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

4、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)如果两个不重合的平面,有一条公共直线a,那么就说平面,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.() -11-知识梳理双基自测234152.如图,在正方体abcd-a1b1c1d1中,e,f分别为bc,bb1的中点,则下列直线与直线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

5、案解析关闭d -12-知识梳理双基自测234153.如图,在下列四个正方体中,a,b为正方体的两个顶点,m,n,q为所在棱的中点,则在这四个正方体中,直线ab与平面mnq不平行的是() 答案解析解析关闭易知选项b中,abmq,且mq平面mnq,ab 平面mnq,则ab平面mnq;选项c中,abmq,且mq平面mnq,ab 平面mnq,则ab平面mnq;选项d中,abnq,且nq平面mnq,ab 平面mnq,则ab平面mnq.故排除选项b,c,d.故选a. 答案解析关闭a-13-知识梳理双基自测234154.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.(

6、填序号)pa,pa;ab=p,ba;ab,a,pb, pb;=b,p,ppb.-14-知识梳理双基自测234155.(教材探究改编p46)如图,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,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-15-知识梳理双基自测23415自测点评1.做有关平面基本性质的判断题时,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

7、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.-16-考点1考点2考点3例1如图,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三线共点.思考如何利用平面的基本性质证明点共线和线共点?-17-考点1考点2考点3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

8、平面abcd平面add1a1=da,p直线da.ce,d1f,da三线共点.-18-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.-19-考点1考点2考点3对点训练对点训练1如图,在空间四边形abcd中,e,f分别是ab,ad的中点,g,h分别在bc,cd上,且bggc=dh

9、hc=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.-20-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.-21-考点1考点2考点3例2平面过正方体abcd-a1b1c1d1的顶点a,平面cb1d1,平面abcd=m,平面abb1a1=n,则m,n所成角的正弦值为()思考如何求两条异面直线所成的角? a-22-

10、考点1考点2考点3解析:(方法一)平面cb1d1,平面abcd平面a1b1c1d1,平面abcd=m,平面cb1d1平面a1b1c1d1=b1d1,mb1d1.平面cb1d1,平面abb1a1平面dcc1d1,平面abb1a1=n,平面cb1d1平面dcc1d1=cd1,ncd1.b1d1,cd1所成的角等于m,n所成的角,即b1d1c等于m,n所成的角.b1d1c为正三角形,b1d1c=60,-23-考点1考点2考点3(方法二)由题意画出图形如图,将正方体abcd-a1b1c1d1平移,补形为两个全等的正方体如图,易证平面aef平面cb1d1,所以平面aef即为平面,m即为ae,n即为af,

11、所以ae与af所成的角即为m与n所成的角.因为aef是正三角形,所以eaf=60,-24-考点1考点2考点3解题心得几何法求异面直线所成的角(1)作:利用定义转化为平面角,对于异面直线所成的角,可固定一条,平移另一条,或两条同时平移到某个特殊的位置,顶点选在特殊的位置上.(2)证:证明作出的角为所求角.(3)求:把这个平面角置于一个三角形中,通过解三角形求空间角.-25-考点1考点2考点3对点训练对点训练2(1)在我国古代数学名著九章算术中,将四个面都为直角三角形的四面体称为鳖臑,如图,在鳖臑abcd中,ab平面bcd,且ab=bc=cd,则异面直线ac与bd所成角的余弦值为()a -26-考

12、点1考点2考点3解析:(1)如图所示,分别取ab,ad,bc,bd的中点e,f,g,o,则efbd,egac,foog,feg为异面直线ac与bd所成角.-27-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.-28-考点1考点2考点3(2)解:不是异面直线.理由如下:如图,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

13、cn不是异面直线.-29-考点1考点2考点3是异面直线.理由如下:abcd-a1b1c1d1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.-30-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-3

14、1-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.-32-考点1考点2考点3对点训练对点训练3(1)(2020浙江,6)已知空间中不过同一点的三条直线l,m,n.“l,m,n共面”是“l,m,n两两相交”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.既不充分也不必要条件(2)已知,是两个平面,m,n是两条直线,有下列四个命题:如果mn,m,n,

15、那么.如果m,n,那么mn.如果,m,那么m.如果mn,那么m与所成的角和n与所成的角相等.其中正确的命题有.(填写所有正确命题的编号)b -33-考点1考点2考点3解析:(1)由条件可知,当m,n,l在同一平面内时,三条直线不一定两两相交,有可能两条直线平行;或三条直线平行;反过来,当空间中不过同一点的三条直线m,n,l两两相交时,如图,三个不同的交点确定一个平面,则m,n,l在同一平面内,所以“m,n,l”共面是“m,n,l两两相交”的必要不充分条件.故选b.(2)对于,若mn,m,n,则,的位置关系无法确定,故错误;对于,因为n,所以过直线n作平面与平面相交于直线c,则nc.因为m,所以

16、mc,所以mn,故正确;对于,由两个平面平行的性质可知正确;对于,由线面所成角的定义和等角定理可知其正确,故正确命题的编号有.-34-考点1考点2考点31.公理1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.-35-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

17、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”.-36-思想方法构造模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、

18、正四面体等)为模型进行推理或者反驳.-37-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、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.-38-(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)-39-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.-40-(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