高中数学湘教版(2019)选择性必修 第一册3.3 抛物线备课课件ppt
展开1.掌握直线与平面垂直的定义.2.掌握直线与平面垂直的判定定理,并能灵活运用定理证明直线与平面垂直.3.理解三垂线定理及逆定理,并能应用三垂线定理及逆定理证明线面或线线垂直.
1.所谓直线的方向向量,就是指和这条直线所对应的向量_______________的向量,一条直线的方向向量有______个.2.设直线l的方向向量为a=(x1,y1,z1),直线m的方向向量为b=(x2,y2,z2),则l⊥m⇔a⊥b⇔x1x2+y1y2+z1z2=0.
1.直线与平面垂直(1)定义:如果一条直线l与一个平面α相交,并且垂直于平面α内__________直线,就称直线l与平面α垂直,记作l⊥α.(2)判定定理①文字语言:如果一条直线垂直于一个平面内两条________直线,那么这条直线就与这个平面垂直.②符号语言:若直线a⊂平面α,直线b⊂平面α,__________________________,则l⊥α
l⊥a,l⊥b,a∩b=O
如何理解直线与平面垂直的判定定理?
2.三垂线定理:在平面内的一条直线,如果它和这个平面的一条______________垂直,那么它也和这条斜线垂直.3.三垂线定理的逆定理:在平面内的一条直线,如果它和这个平面的一条______垂直,那么它也和这条斜线在平面内的射影垂直.
直线与平面垂直是直线与平面相交的一种特殊位置关系,可以理解为直线垂直于平面内的所有直线,也可理解为直线与平面所成的角为90°.
下列命题中,真命题的个数为( )(1)一条直线和一个平面平行,它就和这个平面内的任何直线平行;(2)如果一条直线垂直于平面内的无数条直线,那么这条直线和这个平面垂直;(3)垂直于三角形两边的直线必垂直于第三边;(4)过点A垂直于直线a的所有直线都在过点A垂直于a的平面内;(5)如果三条共点直线两两垂直,那么其中一条直线垂直于另两条直线确定的平面.A.1 B.2C.3 D.4
【思路点拨】 根据直线与平面垂直的相关概念,并结合特殊的几何体,如正方体或者教室内的实物来说明.【解析】 (1)直线与平面平行,则直线与平面内的直线的位置关系不外乎有两种:①平行;②异面,因此(1)假.(2)该命题的关键是这无数条直线具有怎样的位置关系.若为平行,该命题则错;若为相交,则该命题为真,正是因为这两种情况可能同时具备,因此,不说明面内这无数条直线的位置关系,该命题则为假命题.
(3)垂直于三角形两边的直线必垂直于三角形所在的平面,由线面垂直定义的逆用可知,则该直线必垂直于三角形的第三边,∴该命题真.(4)前面介绍了两个命题,①过一点有且只有一个平面与已知直线垂直,②过一点有且只有一条直线与已知平面垂直.根据第一个命题知:过点A垂直于直线的平面唯一,因此,过点A且与直线a垂直的直线都在过点A且与直线a垂直的平面内,∴该命题真.
(5)三条共点直线两两垂直,设为a,b,c,且a,b,c共点于O.∵a⊥b,a⊥c,b∩c=O,∴b、c确定一平面,设为α,则a⊥α.同理可知b垂直于a、c确定的平面,c垂直于a、b确定的平面.∴该命题真.【答案】 C【名师点评】 注意线面垂直的定义中“所有的直线”与“无数条直线”不同,其实质是直线与平面内任意一直线垂直.
直线与平面垂直的判定定理告诉我们,可以通过直线间的垂直来证明直线与平面垂直.通常我们将其记为“线线垂直,则线面垂直”.因此,处理线面垂直转化为处理线线垂直来解决.也就是说,以后证明一条直线和一个平面垂直,只要在这个平面内找到两条相交直线和已知直线垂直即可.
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,求证:BD1⊥平面ACB1.【思路点拨】 解答本题从结论出发,要证BD1⊥平面ACB1,只需证明BD1垂直于平面ACB1内某两条相交直线即可.由于平面ACB1内的三条线段AC、B1C、AB1与BD1的相对位置相同,因此只须证明BD1垂直于其中的任意一条,其余的同理可证.
【证明】 法一:连接BD,∴AC⊥BD.又∵DD1⊥平面ABCD,AC⊂平面ABCD,∴DD1⊥AC,又∵DD1∩BD=D,∴AC⊥平面D1DB,又∵BD1⊂平面D1DB,∴AC⊥BD1.同理可证BD1⊥AB1,又∵AB1∩AC=A,∴BD1⊥平面ACB1.
【名师点评】 解答这类问题,往往利用转化思想:要证明线面垂直,常常先证线线垂直,而证线线垂直,通常又是借助线面垂直完成的,即它们往往是相互转化的.
自我挑战1 如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是棱B1C1、B1B的中点.求证:CF⊥平面EAB.
证明:在正方形B1BCC1中,∵E、F分别是B1C1、B1B的中点,∴△BB1E≌△CBF.∴∠B1BE=∠BCF,∴∠BCF+∠EBC=90°,∴CF⊥BE.∵AB⊥平面B1BCC1,CF⊂平面B1BCC1,∴AB⊥CF,又AB∩BE=B,∴CF⊥平面EAB.
关于定理的应用,首先是找出平面的垂线,至于射影则是由垂足,斜足来确定的,因而是第二位的,由此,我们可以得出三垂线定理证明a⊥b的一个程序:一垂、二射、三证,即:第一:找平面及平面的垂线;第二:找射影线(或斜线),这时a,b便成为平面内的一条直线及一条斜线(或射影);第三:证明射影(或斜线)与直线a垂直,从而得出a,b垂直.
如图所示,P是△ABC所在平面外一点,且PA⊥平面ABC,若O、Q分别是△ABC和△PBC的垂心,求证:OQ⊥平面PBC.【思路点拨】 欲证OQ⊥面PBC,只要证明OQ与平面PBC内两条相交直线垂直即可,因为O、Q均为三角形的垂心,由此联想到作三角形的高线,应用三垂线定理及逆定理.
∴BF⊥平面PAC,则FM是BM在平面PAC上的射影,∵BM⊥PC,根据三垂线定理的逆定理,得FM⊥PC,从而PC⊥平面BFM.又OQ⊂面BFM,∴OQ⊥PC,又PC∩BC=C,∴OQ⊥平面PBC.【名师点评】 三垂线定理及其逆定理主要用于证明空间两条直线的垂直问题,对于同一平面内的两条直线垂直问题也可以用“平移法”,将其转化为空间两直线的垂直问题,用三垂线定理证明.
自我挑战2 已知长方体AC1中,棱AB=BC=1,棱BB1=2,连接B1C,过B作B1C的垂线交CC1于E,交B1C于F.求证:A1C⊥平面EBD.
证明:如图,连接AC,则AC⊥BD.∵AC是A1C在平面ABCD内的射影,∴A1C⊥BD.又A1B1⊥平面B1C1CB,且A1C在平面B1C1CB内的射影为B1C,∵B1C⊥BE,∴A1C⊥BE.又∵BD∩BE=B,∴A1C⊥平面EBD.
1.判定线面垂直的步骤与方法(1)利用直线与平面垂直的判定定理判定直线与平面垂直的步骤是:①在这个平面内找两条直线,使它和这条直线垂直;②确定这个平面内的两条直线是相交的直线;③根据判定定理得出结论.
(2)判定线面垂直的方法有:①利用线面垂直的定义:一条直线垂直于平面内的任意直线,则该直线垂直于这个平面;②利用线面垂直的判定定理;③证明线线(或线面)垂直时,除了利用平面几何知识(勾股定理逆定理,菱形对角线、圆周角定理等)之外,还需要注意运用线面垂直的定义和线面垂直的判定定理,实现线线垂直与线面垂直的相互转化.
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高中数学湘教版选修2-1:(课件)3.4 直线与平面的垂直关系:
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