2.1.2《空间中直线与直线之间的位置(wèizhi)关系》第一页,共29页。
复习(fùxí)引入:1、同一(tóngyī)平面内不重合两条直线有几种位置关系?2、在同一(tóngyī)平面内,同平行于一条直线的两条直线有什么位置关系?(1)、相交:有且仅有一个公共点。(2)、平行:在同一平面内没有公共点。互相平行提出问题:空间中的两条直线呢?第二页,共29页。
1.空间(kōngjiān)中两条直线的位置关系观察(guānchá):观察教室内的日光灯管所在直线(zhíxiàn)与黑板的左右两侧所在的直线(zhíxiàn),想一想:它们相交吗?平行吗?共面吗?观察上方体的棱所在直线,回答类似的问题.思考:我们把具有上述特征的两条直线取个怎样的名字才好呢?结论:它们既不相交,也不平行,也不共面,即不能处在同一平面内。第三页,共29页。
异面直线(zhíxiàn)的定义:我们(wǒmen)把不同在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线(skew lines)。想一想:怎样通过图形(túxíng)来表示异面直线?为了表示异面直线a,b不共面的特点,作图时,通常用一个或两个平面衬托。如下图:第四页,共29页。
想一想,做一做:1.已知M、N分别(fēnbié)是长方体的棱C1D1与CC1上的点,那么MN与AB所在的直线是异面直线吗?第五页,共29页。
2.下图是一个(yīɡè)正方体的展开图,如果将它还原成正方体,那么AB,CD,EF,GH这四条线段所在直线是异面直线的有几对?想一想,做一做:HGFEDCBA三对AB与CDAB与GHEF与GH3.第六页,共29页。
空间两条直线的位置(wèizhi)关系有且只有三种平行相交异面位置关系公共点个数是否共面没有(méiyǒu)只有(zhǐyǒu)一个没有共面不共面共面空间中两条直线的位置关系第七页,共29页。
2. 空间(kōngjiān)两平行直线问题:在同一平面内,如果两条直线都与第三条直线平行,那么这两条直线互相平行。在空间中,是否有类似(lèisì)的规律?平行吗?中,观察:如图2.1.2-5,长方体与那么DD'∥AA'BB'∥AA'第八页,共29页。
公理4:平行(píngxíng)于同一条直线的两条直线互相平行(píngxíng)。公理4实质上是说平行(píngxíng)具有传递性,在平面、空间这个性质都适用。公理4作用:判断(pànduàn)空间两条直线平行的依据。a∥bc∥ba∥c符号表示:设空间中的三条直线分别为a,b,c,若第九页,共29页。
例1:在空间(kōngjiān)四边形ABCD中,E,F,G,H分别是AB,BC,CD,DA的中点。求证:四边形EFGH是平行四边形。分析(fēnxī):欲证EFGH是一个(yīɡè)平行四边形只需证EH∥FG且EH=FGE,F,G,H分别是各边中点连结BD,只需证:EH∥BD且EH=BDFG∥BD且FG=BDABDEFGHC第十页,共29页。
例1:在空间四边形ABCD中,E,F,G,H分别是AB,BC,CD,DA的中点(zhōnɡdiǎn)。求证:四边形EFGH是平行四边形。ABDEFGHC∵EH是△ABD的中位线∴EH∥BD且EH=BD同理,FG∥BD且FG=BD∴EH∥FG且EH=FG∴EFGH是一个平行四边形证明:连结BD第十一页,共29页。
变式一:在例1中,如果再加上条件AC=BD,那么四边形EFGH是什么(shénme)图形?EHFGABCD分析:在例题2的基础上我们(wǒmen)只需要证明平行四边形的两条邻边相等。菱形(línɡxínɡ)第十二页,共29页。
变式二:空间四面体A--BCD中,E,H分别是AB,AD的中点,F,G分别是CB,CD上的点,且,求证(qiúzhèng):四边形ABCD为梯形.ABCDEHFG分析:需要证明(zhèngmíng)四边形ABCD有一组对边平行,但不相等。第十三页,共29页。
例3: 如图,是平面外的一点(yīdiǎn)分别是的重心,求证:。证明:连结分别交于,连结,∵G,H分别是⊿ABC,⊿ACD的重心,∴M,N分别是BC,CD的中点(zhōnɡdiǎn),∴MN//BD,又∵∴GH//MN,由公理4知GH//BD.第十四页,共29页。
3. 等角定理(dìnglǐ)提出问题:在平面上,我们容易(róngyì)证明“如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补”。在空间中,结论是否仍然成立呢?观察思考:如图,∠ADC与∠A'D'C'、∠ADC与∠A'B'C'的两边分别(fēnbié)对应平行,这两组角的大小关系如何?第十五页,共29页。
3. 等角定理(dìnglǐ)定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么(nàme)这两个角相等或互补。第十六页,共29页。
3. 等角定理(dìnglǐ)定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行(píngxíng),那么这两个角相等或互补。定理的推论:如果两条相交直线和另两条相交直线分别平行(píngxíng),那么这两条直线所成的锐角(或直角)相等.第十七页,共29页。
4. 异面直线(zhíxiàn)所成的角如图,已知两条异面直线(zhíxiàn)a,b,经过空间任一点O作直线(zhíxiàn)a'∥a,b'∥b,我们把a'与b'所成的锐角(或直角)叫做异面直线(zhíxiàn)a,b所成的角(或夹角)。为了简便,点O通常取在两条异面直线(zhíxiàn)中的一条上,例如,取在直线(zhíxiàn)b上,然后经过点O作直线(zhíxiàn)a'∥a,a' 和b所成的锐角(或直角)就是异面直线(zhíxiàn)a与b所成的角。想一想:a'与b' 所成角的大小与点O的位置有关吗?第十八页,共29页。
4. 异面直线(zhíxiàn)所成的角如果两条异面直线所成的角为直角(zhíjiǎo),就说两条直线互相垂直,记作a⊥b。第十九页,共29页。
5. 异面直线(zhíxiàn)的判定定理异面直线定理(dìnglǐ):连结平面内一点与平面外一点的直线,和这个平面内不经过此点的直线是异面直线与是异面直线(zhíxiàn)第二十页,共29页。
探究(tànjiū):(1)如果两条平行直线中的一条与某一条直线垂直,那么,另一条直线是否也与这条直线垂直?答案(dáàn):是。(2)垂直于同一条直线的两条直线是否平行?答案(dáàn):不一定。第二十一页,共29页。
例题(lìtí)示范例2、如图,已知正方体ABCD-A'B'C'D' 中。(1)哪些棱所在(suǒzài)直线与直线BA'是异面直线?(2)直线BA' 和CC' 的夹角是多少?(3)哪些棱所在(suǒzài)的直线与直线AA' 垂直?解:(1)由异面直线的判定(pàndìng)方法可知,与直线成异面直线的有直线,第二十二页,共29页。
例题(lìtí)示范例2、如图,已知正方体ABCD-A'B'C'D' 中。(1)哪些棱所在直线(zhíxiàn)与直线(zhíxiàn)BA'是异面直线(zhíxiàn)?(2)直线(zhíxiàn)BA' 和CC' 的夹角是多少?(3)哪些棱所在的直线(zhíxiàn)与直线(zhíxiàn)AA' 垂直?解:(2)由可知,等于异面直线(zhíxiàn)与的夹角,所以异面直线(zhíxiàn)与的夹角为450。(3)直线与直线都垂直.第二十三页,共29页。
练习(liànxí)反馈:1.判断:(1)平行于同一直线的两条直线平行.()(2)垂直于同一直线的两条直线平行.( )(3)过直线外一点,有且只有一条直线与已知直线平行 . ()(4)与已知直线平行且距离等于定长的直线只有两条. ()(5)若一个角的两边分别与另一个角的两边平行,那么(nàme)这两个角相等()(6)若两条相交直线和另两条相交直线分别平行,那么(nàme)这两组直线所成的锐角(或直角)相等. ( )√×√√××第二十四页,共29页。
练习(liànxí)反馈:2.选择题(1)“a,b是异面直线(zhíxiàn)”是指 ① a∩b=Φ,且a不平行于b;② aÌ平面a,bÌ平面b且a∩b=Φ③ a Ì平面a,b 平面a ④ 不存在平面a,能使a Ìa且b Ìa成立上述结论中,正确的是( )(A)①②(B)①③(C)①④(D)③④(2)长方体的一条对角线与长方体的棱所组成(zǔchénɡ)的异面直线有( )(A)2对(B)3对(C)6对(D)12对CC第二十五页,共29页。
(3)两条直线a,b分别和异面直线c,d都相交,则直线a,b的位置(wèizhi)关系是( )(A)一定是异面直线(B)一定是相交直线(C)可能是平行直线(D)可能是异面直线,也可能是相交直线(4)一条直线和两条异面直线中的一条平行,则它和另一条的位置(wèizhi)关系是( )(A)平行(B)相交(C)异面(D)相交或异面3.两条直线互相垂直(chuízhí),它们一定相交吗?答:不一定(yīdìng),还可能异面.DD第二十六页,共29页。
4.垂直于同一直线的两条直线,有几种(jǐzhǒnɡ)位置关系?答:三种:相交(xiāngjiāo),平行,异面.5.画两个(liǎnɡɡè)相交平面,在这两个(liǎnɡɡè)平面内各画一条直线使它们成为(1)平行直线;(2)相交直线;(3)异面直线.第二十七页,共29页。
6.选择题(1)分别在两个平面内的两条直线间的位置关系是( )(A)异面(B)平行(C)相交(D)以上(yǐshàng)都有可能(2)异面直线a,b满足a Ìa,b Ìb,a∩b=l,则l与a,b的位置关系一定是( )(A)l至多与a,b中的一条相交;(B)l至少(zhìshǎo)与a,b中的一条相交;(C)l与a,b都相交;(D)l至少(zhìshǎo)与a,b中的一条平行.DB第二十八页,共29页。
(3)两异面直线(zhíxiàn)所成的角的范围是()(A)(0°,90°)(B)[0°,90°)(C)(0°,90°](D)[0°,90°]7.判断下列命题(mìngtí)的真假,真的打“√”,假的打“×”(1)两条直线和第三条直线成等角,则这两条直线平行 ( )(2)平行移动两条异面直线中的任一条,它们所成的角不变 ( )(3)四边相等且四个角也相等的四边形是正方形 ( )C×√×第二十九页,共29页。