练习:1.D,2.C,3.图1-18.
作业:3.图1-19.
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4.思考题:(1)三个平面把空间可能分成几部分?(2)如何证明推论3?
3.确定经过A、B、C三点的平面与已知平面α、β、γ的交线.
2.课本习题(略).
1.复习课本有关内容并预习课本例题.
4.确定经过A、B、C三点的平面与已知平面α、β的交线.(图1-16)
3.一个平面把空间分成____部分,两个平面把空间最多分成____部分,三个平面把空间最多分成____部分.
2.下列推断中,错误的是 [ ]
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D.A、B、C∈α,A、B、C∈β,且A、B、C不共
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A.公理
师:立体几何中有一些公理,构成一个公理体系.人们经过长期的观察和实践,把平面的三条基本性质归纳成三条公理.请同学们思考下列问题(用幻灯显示).
问题1:直线l上有一个点P在平面α内,直线l是否全部落在平面α内?
问题2:直线l上有两个点P、Q在平面α内,直线l是否全部落在平面α内?
(用竹针穿过纸板演示问题1,用直尺紧贴着玻璃黑板演示问题2,学生思考回答后教师归纳.)
这就是公理1:如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内.这里的条件是什么?结论是什么?
生:条件是直线(a)上有两点(A、B)在平面(α)内,结论是:直线(a)在平面(α)内.
师:把条件表示为A∈a,B∈b且A∈α,B∈α,把结论表示
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11).
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这条公理是判定直线是否在平面内的依据,也可用于验证一个面是否是平面,如泥瓦工用直的木条刮平地面上的水泥浆.
在这里,我们用平行四边形来表示平面,那么平面是不是只有平行四边形这么个范围呢?
生:不是,因为平面是无限延展的.
师:对,根据公理1,直线是可以落在平面内的,因为直线是无限延伸的,如果平面是有限的,那么无限延伸的直线又怎么能在有限的平面内呢?所以平面具有无限延展的特征.
现在我们根据平面的无限延展性来观察一个现象(演示图1-9-(1)给学生看).问:两个平面会不会只有一个公共点?
生甲:只有一个公共点.
生乙:因为平面是无限延展的,应当有很多公共点.
师:生乙答得对,正因为平面是无限延展的,所以有一个公共点,必有无数个公共点.那么这无数个公共点在什么位置呢?(教师随手一压,一块纸板随即插入另一块纸板上事先做好的缝隙里).可见,这无数个公共点在一条直线上.这说明,如果两个平面有一个公共点,那么它们有且只有一条通过这个点的公共直线.此时,就说两平面相交,交线就是公共点的集合,这就是公理2,其条件和结论分别是什么?
生:条件是两平面(α、β)有一公共点(A),结论
是:它们有且只有一条过这个点的直线.
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师:条件表示为A∈α,A∈β,结论表示为:α∩β=a,A∈a,图形表示为图1-9-(2)或图1-12.
公理2是判定两平面相交的依据,提供了确定相交平面的交线的方法.
下面请同学们思考下列问题(用幻灯显示):
问题1:经过空间一个已知点A可能有几个平面?
问题2:经过空间两个已知点A、B可能有几个平面?
问题3:经过空间三个已知点A、B、C可能有几个平面?
(教师演示图1-10给学生看,学生思考后回答,教师归纳).这说明,经过不在同一直线上的三点,有且只有一个平面,即公理3,其条件、结论分别是什么?
生:条件是:不在同一直线上的三点(A、B、C),结论是:过这三点(A、B、C)有且只有一个平面(α).
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A∈α,B∈α,C∈α,图形表示为图1-13,公理3是确定平面位置的依据之一.
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以上三个公理是平面的基本性质.其中公理2和公理3中的“有且只有一个”有两层含义,在数学中,“有一个”是说明“存在”、但不唯一;“只有一个”是说明“唯一”,但不保证图形存在.也就是说,如果有顶多只有一个.因此,在证明有关“有且只有一个”语句的命题时,要证明两个方面--存在性和唯一性.
B.推论
师:确定一个平面的依据,除公理3外,还有它的三个推论.
推论1:经过一条直线和这条直线外的一点,有且只有一个平面.说出推论1的条件和结论.
生:条件是:一条直线和直线外一点,结论是:经过这条直线和这一点有且只有一个平面.
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求证:经过a和A有且只有一个平面.
证明:“存在性”即存在过A、a的平面,在直线a上任取两点B、C.
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∴A、B、C三点不在同一直线上.
∴过A、B、C三点有且只有一个平面α(公理3).
∴B∈α,C∈α.
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即过直线a和点A有一个平面α.
“唯一性”,假设过直线a和点A还有一个平面β.
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∴B∈β,C∈β.
∴过不共线三点A、B、C有两个平面α、β,这与公理3矛盾.
∴假设不成立,即过直线a和点A不可能还有另一个平面β,而只能有一个平面α.
这里证明“唯一性”时用了反证法.
推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面.
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其条件、结论分别是什么?
生:条件是:两条直线相交,结论是:经过这两条直线有且只有一个平面.
师(板书):已知:直线a∩直线b=A.
求证:经过a、b有且只有一个平面.
证明:“存在性”.
在a、b上分别取不同于点A的点B、C,得不在同一直线上的三点A、B、C,则过A、B、C三点有且只有一个平面α(公理3).
∵A∈a,B∈a,A∈α,B∈α,
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∴平面α是经过相交直线a、b的一个平面.
“唯一性”.
设过直线a和b还有另一个平面β,则A、B、C三点也一定都在平面β内.
∴过不共线三点A、B、C就有两个平面α和β.
∴平面α与平面β重合.
∴过直线a、b的平面只有一个.
这里证明唯一性时,用的是“同一法”.
推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面.(证明作为思考题)
C.练习
1.下面是一些命题的叙述语(A、B表示点,a表示直线,α、β表示平面)
A.∵A∈α,B∈α,∴AB∈α.
B.∵a∈α,a∈β,∴α∩β=a.
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其中命题和叙述方法都正确的是. [ ]
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