线面平行
数学立体几何名词
线面平行,几何术语。定义为一条直线与一个平面无公共点(不相交),称为直线与平面平行。
判定定理
定理1
平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行。
已知:a∥b,a⊄α,b⊂α,求证:a∥α反证法证明:假设a与α不平行,则它们相交,设交点为A,那么A∈α
∵a∥b,∴A不在b上
在α内过A作c∥b,则a∩c=A
又∵a∥b,b∥c,∴a∥c,与a∩c=A矛盾。
∴假设不成立,a∥α
向量法证明:设a的方向向量为a,b的方向向量为b,面α的法向量为p。∵b⊂α
∴b⊥p,即p·b=0
∵a∥b,由共线向量基本定理可知存在一实数k使得a=kb
那么p·a=p·kb=kp·b=0
即a⊥p
∴a∥α
定理2
平面外一条直线与此平面的垂线垂直,则这条直线与此平面平行。
已知:a⊥b,b⊥α,且a不在α上。求证:a∥α证明:设a与b的垂足为A,b与α的垂足为B。
假设a与α不平行,那么它们相交,设a∩α=C,连接BC由于不在直线上的三个点确定一个平面,因此ABC首尾相连得到△ABC
∵B∈α,C∈α,b⊥α
∴b⊥BC,即∠ABC=90°
∵a⊥b,即∠BAC=90°
∴在△ABC中,有两个内角为90°,这是不可能的事情。
∴假设不成立,a∥α
判断方法
(1)利用定义:证明直线与平面无公共点;
(2)利用判定定理:从直线与直线平行得到直线与平面平行;
(3)利用面面平行的性质:两个平面平行,则一个平面内的直线必平行于另一个平面。
注:线面平行通常采用构造平行四边形来求证。
直线性质定理
定理1
一条直线和一个平面平行,则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行。
已知:a∥α,a∈β,α∩β=b。求证:a∥b
证明:假设a与b不平行,设它们的交点为P,即P在直线a,b上。
∵b∈α,∴a∩α=P
与a∥α矛盾
∴a∥b
此定理揭示了直线与平面平行中蕴含着直线与直线平行。通过直线与平面平行可得到直线与直线平行。这给出了一种作平行线的重要方法。
注意:直线与平面平行,不代表与这个平面所有的直线都平行,但直线与平面垂直,那么这条直线与这个平面内的所有直线都垂直。
定理2
一条直线与一个平面平行,则该直线垂直于此平面的垂线。
已知:a∥α,b⊥α。求证:a⊥b
证明:由于α的垂线有无数条,因此可将b平移至与a相交,设平移的直线为c,a∩c=M,c与α的垂足为N。
∵两条相交直线确定一个平面
∴设a和c构成的平面为β,且α∩β=l
∵N∈c,N∈α,c⊂β
∴N∈l,且由定理1可知a∥l
∵c⊥α,l⊂α
∴c⊥l
∴a⊥c
由于平移不改变直线的方向,因此a⊥b
参考资料
最新修订时间:2024-06-02 19:02
目录
概述
判定定理
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