点、直线、平面之间的位置关系
一、线、面之间的平行、垂直关系的证明
书中所涉及的定理和性质可分为以下三类:
1、平行关系与平行关系互推;
2、垂直关系与垂直关系互推;
线面垂直判定定理 线面垂直的定义 面面垂直性质定理(需加线线垂直)
两平面的法线垂
直则两平面垂直 面面垂直判定定理
垂直的两平面的法线互相垂直
线面平行判定定理 线面平行性质定理 面面平行定义(交点)
线面平行转化
面面平行判定定理
面面平行性质定理
两平面内分别垂直于交线的直线互相垂直
两平面内分别垂直于交线的直线互相垂直,则两平面垂直
面面垂直定义
3、平行关系与垂直关系互推。
以线或面为元素,互推的本质是以某一元素为中介,通过另外两元素与中介元素的垂直或平行关系,推导出该两元素的关系,总共有21种情况,能得出结论的有以下9种情况。
线线平行传递性:b c c a b a //////??
??; 面面平行传递性:γαβγβα//////??
??; 线面垂直、线面垂直?线面平行:
ααββα//a a a ???
????⊥⊥; 线面垂直?线线平行(线面垂直性质定理):b a b a //??
??⊥⊥αα; 线面垂直?面面平行:βαβα//??
??⊥⊥a a ; 线面垂直、面面平行?线面垂直:βαβα⊥??
??⊥a a //; 线线平行、线面垂直?线面垂直:αα⊥??
??⊥b a b a //; 线面垂直、线面平行?面面垂直:βααβ⊥??
??⊥a a //。 备注:另外证明平行关系时可以从最基本的定义交点入手,证明垂直关系时可以从最基本的定义角度入手。
符号化语言一览表
①线面平行ααα////a a b b a ????????;αββα////a a ?????;ααββα//a a a ???
????⊥⊥; ②线线平行:////a a a b b α
βαβ??????=?;b a b a //????⊥⊥αα;////a a b b αβαγβγ??=???=?
;b c c a b a //////????; ③面面平行:,////,//a b a b O a b αααβββ????=????;βαβα//????⊥⊥a a ;γαβγβα//////????;
④线线垂直:b a b a ⊥??
???⊥αα; ⑤线面垂直:,,a b a b O l l a l b ααα????=?⊥??⊥⊥?
;,l a a a l αβαββα⊥??=?⊥???⊥?;
βαβα⊥????⊥a a //;αα⊥??
??⊥b a b a //; ⑥面面垂直:二面角
900; βααβ⊥??
??⊥?a a ;βααβ⊥????⊥a a //; 二、立体几何中的重要方法
1、求角:(步骤-------Ⅰ找或作角;Ⅱ求角)
⑴异面直线所成角的求法:
①平移法:平移直线,构造三角形;
②补形法:补成正方体、平行六面体、长方体等,发现两条异面直线间的关系. 注:还可用向量法,转化为两直线方向向量的夹角.
⑵直线与平面所成的角:①直接法(利用线面角定义);②先求斜线上的点到平面距离h ,与斜线段长度作比,得sin θ;③三线三角公式12cos cos cos θθθ=. 注:还可用向量法,转化为直线的方向向量与平面法向量的夹角.
⑶二面角的求法:①定义法:在二面角的棱上取一点(特殊点),作出平面角,再求解; ②垂面法:作面与二面角的棱垂直;③投影法(三垂线定理);④面积摄影法. 注:对于没有给出棱的二面角,应先作出棱,然后再选用上述方法;
还可用向量法,转化为两个班平面法向量的夹角.
2、求距离:(步骤-------Ⅰ找或作垂线段;Ⅱ求距离)
⑴两异面直线间的距离:一般先作出公垂线段,再进行计算;或转化为线面距离、点面距离;
⑵点到直线的距离:一般用三垂线定理作出垂线段,再求解;
⑶点到平面的距离:①垂面法:借助面面垂直的性质作垂线段(确定已知面的垂面是关键),再求解;②等体积法;还可用向量法:d =.
3、证明平行、垂直的理论途径:
①证明直线与直线的平行的思考途径:
(1)转化为判定共面二直线无交点(定义);
(2)转化为两直线同与第三条直线平行;
(3)转化为线面平行;
(4)转化为线面垂直;
(5)转化为面面平行.
②证明直线与平面的平行的思考途径:
(1)转化为直线与平面无公共点(定义);
(2)转化为线线平行;
(3)转化为面面平行.
③证明平面与平面平行的思考途径:
(1)转化为判定两平面无公共点(定义);
(2)转化为线面平行;
(3)转化为线面垂直.
④证明直线与直线的垂直的思考途径:
(1)转化为相交垂直;
(2)转化为线面垂直.
⑤证明直线与平面垂直的思考途径:
(1)转化为该直线与平面内任一直线垂直(定义);(2)转化为该直线与平面内相交的两条直线垂直;(3)转化为该直线与平面的一条垂线平行;
(4)转化为该直线垂直于另一个平行平面;
(5)转化为该直线与两个垂直平面交线垂直.
⑥证明平面与平面的垂直的思考途径:
(1)转化为判断二面角是直二面角;
(2)转化为线面垂直.