【课堂小结】
1.三个公理的作用:公理1——判定直线在平面内的依据; 公理2——判定点共面、线共面的依据; 公理3——判定点共线、线共点的依据.
2.证明几点共线的方法:先考虑两个平面的交线,再证有关的点都是这两个平面的公共点.或先由某两点作一直线,再证明其他点也在这条直线上.
3.证明点线共面的方法:先由有关元素确定一个基本平面,再证其他的点(或线)在这个平面内;或先由部分点线确定平面,再由其他点线确定平面,然后证明这些平面重合.注意对诸如“两平行直线确定一个平面”等依据的证明、记忆与运用.
4.证明几线共点的方法:先证两线共点,再证这个点在其他直线上,而“其他”直线往往归结为平面与平面的交线
2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系
目标 1.了解空间中两条直线的位置关系;
2.理解异面直线的概念、画法; 3.理解并掌握公理4及等角定理;
4.掌握异面直线所成角的概念及异面直线垂直的概念,能求出一些较特殊的异面直线所成的角.
【知识梳理】
1.空间中两条直线的位置关系
位置关系 共面 直线 2.公理4
(1)文字表述: 的两条直线互相平行. (2)符号表述: (3)含义:揭示了空间平行线的 . 3.等角定理
(1)研究对象:在空间中的两个角. (2)条件:两边分别 (3)结论:这两个角 4.异面直线所成的角
前提 定义 范围 特殊情况 思考探究
47
共面情况 同一平面内 同一平面内 不同在 公共点个数 公共点 公共点 公共点 相交直线 平行直线 异面直线 两条异面直线a,b 经过空间任一点O作直线a′∥a,b′∥b 记异面直线a与b所成的角为θ,则 当θ= 时,a与b互相垂直,记作 作法 结论 我们把a′与b′所成的 叫做异面直线a与b所成的角(或夹角)
[情境导学] 在平面中没有公共点的两条直线一定平行,但在空间中就不一定成立.例如:在十字路口立交桥中,两条路线AB,CD既不相交,又不平行.今天我们就来研究空间中直线与直线之间的位置关系.
探究点一 空间两直线的位置关系
思考1 在同一平面内,两条直线有几种位置关系? 答
思考2 观察下面两个图形,你能找出既不平行又不相交的两条直线吗?
答
思考3 如何判断两条直线是异面直线?分别在两个平面内的两条直线是否一定异面? 答
思考4 为了体现异面直线不共面的特点,如何借助平面衬托来画异面直线呢? 答
思考5 下图是一个正方体的展开图,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?
48
答
探究点二 公理4
思考1 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,是否有类似的规律?现在请大家看一看我们的教室,找一下有无不在同一平面内的三条直线两两平行的. 答
思考2 公理4有什么作用?如何用符号语言表示公理4? 答
例1 如图所示,空间四边形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.
跟踪训练1 在例1中,如果再加上条件AC=BD,那么四边形EFGH是 探究点三 等角定理
导引 在平面上,我们容易证明“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?
思考1 观察图,在长方体ABCD—A′B′C′D′中,∠ADC与∠A′D′C′,∠ADC与∠D′A′B′的两边分别对应平行,这两组角的大小关系如何? 答
思考2 如果两条相交直线和另两条相交直线分别平行,那么由等角定理能推出什么结论? 答
探究点四 异面直线所成的角
思考1 在平面内,两条直线相交成四个角,其中不大于90度的角称为它们的夹角,用以刻画两直线的错开程度,如图在正方体ABCD-EFGH中,异面直线AB与HF的错开程度怎样来刻画?这种刻画应用的是什么数学思想? 答
思考2 异面直线所成的角的大小与O点的位置有关吗?即O点位置不同时,这一角的大小是否改变? 答
思考3 异面直线所成角的范围如何?什么是异面直线垂直? 答
思考4 如果两条平行直线中的一条与某一条直线垂直,那么另一条直线也与这条直线垂直吗?为什么? 答
思考5 垂直于同一条直线的两条直线是否平行?
49
答
例2 如右图,已知正方体ABCD—A′B′C′D′. (1)哪些棱所在直线与直线BA′是异面直线? (2)直线BA′和CC′的夹角是多少?
跟踪训练2 如图,在三棱锥A-BCD中,E,F,G分别是AB,BC,AD的中点,∠GEF=120°,则BD和AC所成角的度数为________.
例3 如图所示,正方体AC1中,E、F分别是A1B1、B1C1的中点,求异面直线DB1与EF所成角的
大小.
跟踪训练3 如图,在四棱锥O-ABCD中,底面ABCD是边长为2的正方形,OA⊥底面ABCD,OA=2,M为OA的中点. (1)求四棱锥O-ABCD的体积;
(2)求异面直线OC与MD所成角的正切值的大小.
【随堂练习】
1.分别在两个相交平面内的两条直线间的位置关系是( ) A.异面 C.相交 A.异面或平行 C.异面
B.平行
D.以上都有可能 B.异面或相交 D.相交、平行或异面
2.若a和b是异面直线,b和c是异面直线,则a和c的位置关系是( )
3.下列四个结论中假命题的个数是( ) ①垂直于同一直线的两条直线互相平行; ②平行于同一直线的两直线平行;
③若直线a,b,c满足a∥b,b⊥c,则a⊥c;
④若直线l1,l2是异面直线,则与l1,l2都相交的两条直线是异面直线.
50