空间点直线面的位置关系经典例题

别妄想泡我
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2020年08月16日 06:10
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2、三视图
三视图是观测者从不同位置观察同一个几何体,画出的空间几何体的图形。
它具体包括:
(1)正视图:物体前后方向投影所得到的投影图;
(2)侧视图:物体左右方向投影所得到的投影图;
(3)俯视图:物体上下方向投影所得到的投影图;
3、直观图:斜二测画法
①建立直角坐标系,在已知水平放置的平面图形中取互相垂直的OX,OY,建立
直角坐标系;
②画出斜坐标系,在画直观图的纸上(平面上)画出对应的O

X

,O

Y

,使
''
X
'
OY
=45
0
(或135
0
),它们确定的平面表示水平平面;
③画对 应图形,在已知图形平行于X轴的线段,在直观图中画成平行于X

轴,
且长度保持不 变;在已知图形平行于Y轴的线段,在直观图中画成平行于Y

轴,
且长度变为原来的 一半;
④擦去辅助线,图画好后,要擦去X轴、Y轴及为画图添加的辅助线(虚线)。





一、空间点、直线、面的位置关系知识点回顾
1. 平面的基本性质
公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内.
公理2:过不在一条直线上的三点,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,那么它们有且只有一条过该点的

1



公共直线.(不重合的平面必然最多只有一条相交的直线,那么 这个公共点必
然处于这条直线上,除非这两平面平行,那他们就没公共点。)
2. 直线与直线的位置关系
(1)位置关系的分类


平行


共面直线



相交



异面直线:不同在任何一个平面内



(2)异面直线所成的角
①定义:设a,b是两条异面直线,经过空间任一点O作直线a′∥a,b′∥b,
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).
π

②范围:

0,
2

.

3. 直线与平面的位置关系有平行、相交、在平面内三种情况.
4. 平面与平面的位置关系有平行、相交两种情况.
5. 公理4
平行于同一条直线的两条直线互相平行.
6. 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.(直角)
说明:
1. 公理的作用
公理1的作用是判断直线是否在某个平面内;公理2及其推论给出了确定一 个
平面;公理3的作用是如何寻找两相交平面的交线以及证明“线共点”的理论
依据;公理4是 对初中平行线的传递性在空间中的推广.
2. 正确理解异面直线的定义:异面直线不同在任何一个平 面内,没有公共点.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.

2



7. 直线与平面平行的判定与性质
判定

图形
定义

定理

a⊂α,b⊄α,
a∥b
b∥α
a∥α
a∩α=∅

性质

a∥α,a⊂β,
α∩β=b
a∥b
条件 a∩α=∅
结论 a∥α
8. 面面平行的判定与性质
判定







说明:
1.证明线 面平行是高考中常见的问题,常用的方法就是证明这条线与平面内的某
条直线平行.但一定要说明一条直 线在平面外,一条直线在平面内.
2.在判定和证明直线与平面的位置关系时,除熟练运用判定定理和 性质定理外,
切不可丢弃定义,因为定义既可作判定定理使用,亦可作性质定理使用.
3.辅 助线(面)是解(证)线面平行的关键.为了能利用线面平行的判定定理及性质定
理,往往需要作辅助线 (面).


a⊂β,b⊂β,
α∩β=∅
a∩b=P,
a∥α,b∥α
α∥β α∥β

α∥β,α∩γ
=a,β∩γ=b

定义 定理
性质
α∥β,a⊂β
a∥b a∥α

3






三、经典例题讲解
(一)平面基本性质的应用
例1:

在正方体ABCD—A
1
B
1
C
1
D
1
中,对角线A
1
C与平面BDC
1
交于点O ,AC,
BD交于点M,求证:点C
1
,O,M共线.






(二)空间两直线的位置关系
例2:

如图所示,正方体ABCD—A
1
B
1
C
1
D
1
中,M、N分别是A
1
B
1
、B< br>1
C
1
的中点.问:AM和CN是否是异面直线?说明理由;





(三)异面直线所成的角
例3:
正方体ABCD—A
1
B
1
C
1
D
1
中,
(1)求AC与A
1
D所成角的大小;
(2)若E、F分别为AB、 AD的中点,求A
1
C
1
与EF所成角的大小.


4











(四)直线与平面平行的判定与性质
例4:正方形ABCD 与正方形ABEF所在平面相交于AB,在AE、BD上各有一点P、
Q,且AP=DQ.求证:PQ∥ 平面BCE.









四、课堂练习
选择题:

1

l
1< br>,l
2
,l
3
是空间三条不同的直线,则下列命题正确的是
A.l
1
⊥l
2
,l
2
⊥l
3
⇒l
1
∥l
3

B.l
1
⊥l
2
,l
2
∥l
3
⇒l
1
⊥l
3

C.l
1
∥l
2
∥l
3
⇒l
1
,l
2
,l
3
共面

5
( )



D.l
1
,l
2
,l
3
共点⇒l
1
,l
2
,l
3
共面
3.已知正方体ABCD-A
1
B
1
C
1
D
1
中,E为C
1
D
1
的中点,则异面直线AE与BC所成角的余弦值为______.
4、已知空间中有三条线段AB、BC和CD,且∠ABC=∠B CD,那么直线AB与CD
的位置关系是
A.AB∥CD
B.AB与CD异面
C.AB与CD相交
D.AB∥CD或AB与CD异面或AB与CD相交
6.若直线l不平行于平面α,且l⊄α,则
A.α内的所有直线与l异面
B.α内不存在与l平行的直线
C.α内存在唯一的直线与l平行
D.α内的直线与l都相交


填空题:
1. 在图中,G、H 、M、N分别是正三棱柱的顶点或所在棱的中点,则表示直线
GH、MN是异面直线的图形有_____ ___.(填上所有正确答案的序号)
( )
( )


3.如图,在正方体ABCD-A
1
B
1< br>C
1
D
1
中,M、N分别是棱CD、
CC
1
的中点,则异面直线A
1
M与DN所成的角的大小是________.



6







2、w如图所示,正方体ABCD—A
1
B
1
C
1
D
1
中,E、F分别是AB和AA
1
的中点.求证:
(1)E、C、D
1
、F四点共面;
(2)CE、D
1
F、DA三线共点.









com
3.(变形)已知:四边形A BCD是空间四边形,E,H分别是边AB,AD的中点,F,
G分别是边CB,CD上的点,且 CFCB=CGCD=23,求证:FE和GH的交点在直线
AC上。



五、课后练习
1.下列命题正确的是 ( )
A.若两条直线和同一个平面所成的角相等,则这两条直线平行

7



B.若一个平面内有三个点到另一个平面的距离相等,则这两个平面平行
C.若一条直线平行于两个相交平面,则这条直线与这两个平面的交线平行
D.若两个平面都垂直于第三个平面,则这两个平面平行
2、直三棱柱ABC-A
1
B
1
C
1
中,若∠BAC=90°,AB=AC=AA
1< br>,则异面直线BA
1

AC
1
所成的角等于 ( )
A.30° B.45°
C.60° D.90°
3、 如图,在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是菱形,∠BAD=
60°,AB=2,PA=1,PA ⊥平面ABCD,E是PC的中点,F是AB
的中点.求证:BE∥平面PDF.
















8





1.根据两个平面相交公共点组成的集合是一条直线来证明。
平面A1ACC1和平面BDC1是相交平面。点M,C1都是同时属于这两个平面的。
点O 在直线A1C上,因此在平面A1ACC1上。对角线A1C与平面BDC1交于点
O,点O又在平面B DC1上,因此,点M,O,C1,在这两个平面的交线上。故三点
共线。
2.不是,MNA1C1AC
所以AMCN四点共面
3.60度(等边三角形)90度
4.分别过P,Q做AB的平行线,交BE,BC与M和N,连接MN
因为两个正方形有一条 公共边,所以两个正方形的变长相等,因此这两个正方形是全等的,所以AE=BD
因为AP=DQ,所以EP=BQ 所以EPAE=BQBD 因为EPAE=PMAB,且BQBD=NQCD
所以PMAB=NQCD 因为AB=CD,所以PM=NQ,因为PM和NQ同时与AB平行,所以PM‖NQ
所以四边形PQNM为平行四边形 所以PQ‖MN
由于MN是平面BCE中的一条线,所以PQ平行于平面BCE
课堂练习 1.B解:对于 A,通过常见的图形正方体,对于B,∵l1⊥l2,∴l1,l2所成的角是90°,又∵l2∥
l3 ∴l1,l3所成的角是90°∴l1⊥l3,B对;对于C,例如三棱柱中的三侧棱平行,但不共面,故C错;
对于D,例如三棱锥的三侧棱共点,但不共面,故D错.3. 23(平行线平行面)4.D若三条线 段共面,如果
AB,BC,CD构成等腰三角形,则直线AB与CD相交,否则直线AB与CD平行;若 不共面,则直线AB与CD是异面直
线,故选D. 6.B
填空题:1,(1)(2)3,90° [解析] 因为ABCD-A1B1C1D1为正方体,故A1 在平面CDD1C1上的射影为
D1,,即A1M在平面CDD1C1上的射影为D1M,而在正方形C DD1C1中,由tan∠DD1M=tan∠CDN=12,

9



可知D1M⊥DN(三角形两个内角相加等于90),
由三垂线定理可知,A1M⊥DN.
2.(2)延长交于P,连接EP,因为AE=AF,P A=PA,角PAE=角PAF,所以三角形
PAE和三角形PAF全等,因为角PFA=PEA,所以





3.证明:连结BD, ∵E,H分别是边AB,AD的中点,


∴EH∥BD,又∵CFCB=CGCD=23 ,∴FG∥BD,
因此EH∥FG且EH≠FG,故四边形efGH是梯形;
∴ef,hg相交,设ef∩hg=K,∵K∈EF, EF∈ 平面abc,
∴K∈平面abc,同理K∈平面acd,又平面abc∩平面acd=AC,
∴K∈AC,故fe和GH的交点在直线AC上。

10



课后练习1,C 对于A四条线与平面所成角都一样。(从左到右abcd,bc平行,
ab相交,cd异面)

2. C 把平面AA1C1C如图扩大一倍到A1AEF,则A1E‖C1A,
显然:A1 E=EB=BA1=√2AB。⊿A1BE是等边三角
形∠FA1E=60º. 异面直线BA1与AC1所成的角为 60º
3.作中点G,连接GE,BE,GF.
∵E为PC中点,G为PD中点,
∴GE∥=12 DC ,∵底下是菱形,∴DC∥AB
F是AB中点∴GD∥=FB,∴四边形GEBF是平行四边形,
∴BE∥FG,又∵GF属于平面PFD
∴BE∥平面PDF


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