Теоремы о параллельности плоскостей и прямых

Параллельность прямых и плоскостей в пространстве

Урок по теме: «Параллельность прямых и плоскостей в пространстве.

Аксиомы

группы С.

Какова бы ни была плоскость, существуют точки, принадлежащие этой плоскости, и точки, не принадлежащие ей.

С

D

А

К

B

Различные плоскости

Аксиомы группы С.

Если две различные плоскости имеют общую точку, то они пересекаются по прямой, проходящей через эту точку.

С

С

Различные прямые

Аксиомы группы С.

С

Если две различные прямые имеют общую точку, то через них можно провести плоскость, и притом только одну.

b

a

Следствия из аксиом

Т1

Через любую прямую и не принадлежащую ей точку можно провести плоскость, и притом только одну.

М

?

Точки прямой

Следствия из аксиом.

Если две точки прямой принадлежат плоскости, то вся прямая принадлежит плоскости

В

А

?

Плоскость

Следствия из аксиом.

Через 3 точки, не лежащие на одной прямой, можно провести плоскость, и притом только одну.

В

А

М

?

Параллельные прямые

Следствие из Т1.

Через две ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ прямые проходит плоскость, и притом только одна.

К

Способы задания плоскостей

Вывод.

Как в пространстве можно однозначно задать плоскость?

Способы задания плоскостей

Рисунок

1. По трем точкам

2. По прямой и не принадлежащей ей точке.

3. По двум пересекающимся прямым.

4. По двум параллельным прямым.

Сколько существует способов задания плоскости

Ответьте на вопросы.

Сколько существует способов задания плоскости? Сколько плоскостей можно провести через выделенные элементы?

А)

Б)

В)

Е)

Г)

Д)

Любые три точки лежат в одной плоскости

Определите: верно, ли утверждение?

Да

Нет

Нет

Да

Нет

Да

1. Любые три точки лежат в одной плоскости.

2. Любые четыре точки лежат в одной плоскости.

3. Любые четыре точки не лежат в одной плоскости.

4. Если прямая пересекает 2 стороны треугольника, то она лежит в плоскости треугольника.

5. 5 точек не лежат в одной плоскости. Могут ли какие–нибудь 4 из них лежать на одной прямой?

6. Через середины сторон квадрата проведена плоскость. Совпадает ли она с плоскостью квадрата?

Параллелограмм

Дано: АВСD-параллелограмм А, В, С ? ? Доказать: D ? ?

Доказательство:

А, в ? ав, с,d ? сd,

АВ ?? СD (по определению параллелограмма) ?

АВ, СD ? ? ?

D ? ?

В

С

•

•

А

•

•

D

Взаимное расположение прямых в пространстве

Не лежат в одной плоскости

Лежат в одной плоскости

Пересекаются

Параллельны

b

b

А

А

b

А

Скрещиваются

Две прямые

параллельные третьей прямой, параллельны.

•

Доказательство:

1 случай. А, в, с ?? рассмотрен в планиметрии

2 случай. А, в ? ?; а, с ? ?

1. Возьмем т.В, В ? в

Через т.В и с проведем плоскость ?

? ? ? = в1

2. Если в1 ? ? = Х, ? Х ? а, в1 ? ?, но Х ? с, т.к. в1 ? ? , а т.к. а ??с ? в1 ? ?

3. в1 ? ?, в1 ? а ? в1 ?? а ? в1 = в (А параллельных прямых)

4. ? В ??с

Теорема доказана.

?

В

В

В1

А

?

С

?

Теорема о параллельных прямых

a

b

Дано: К ? a

Доказать: ? ! b: К ? b, b ?? a

Доказательство:

1.Проведем через прямую a и точку К плоскость ?.

К

2.Проведем через т. К? ? прямую b, b ??a.(А планиметрии)

Единственность (от противного)

1.Пусть ? b1: К ? b1 , b1 ??a .Через прямые a и b1 можно провести плоскость ?1. 2. a , К ? ?1; ? ?1 и ? (Т о точке и прямой в пространстве). 3. ? b = b1 (А параллельных прямых). Теорема доказана.

Пропущенные слова

Задание 1 Вставьте пропущенные слова Единственную плоскость можно задать через три точки, при этом они на одной прямой. 2) Если точки прямой принадлежат плоскости, то и вся прямая принадлежит плоскости. 3) Две различные плоскости могут иметь только одну общую 4) Прямые являются в пространстве, если они не пересекаются и в одной плоскости. 5) Если прямая a лежит в плоскости ?, прямая b не лежит в плоскости ?, но пересекает ее в точке В.

?, то прямые а и b

Скрещивающиеся

Не лежат

Две

Прямую

Параллельными

Лежат

Прямая проходит через вершину треугольника

Задание 2 Определите: верно, ли утверждение?

Нет

Нет

Да

Да

Нет

1. Если прямая проходит через вершину треугольника, то она лежит в плоскости треугольника.

2. Если прямые не пересекаются, то они параллельны.

3. Прямая m параллельна прямой n, прямая m параллельна плоскости ?. Прямая n параллельна плоскости ?.

4. Все прямые пересекающие стороны треугольника лежат в одной плоскости.

5. Прямая АВ и точки С, D не лежат в одной плоскости. Могут ли прямые АВ и СD пересекаться?

Прямые АВ и СD

Задание 2 Определите: верно, ли утверждение?

Нет

Нет

Нет

Да

6. Прямые АВ и СD пересекаются. Могут ли прямые АС и ВD быть скрещивающимися?

7. Прямые а и в не лежат в одной плоскости. Можно ли провести прямую с, параллельную прямым а и в?

8. Прямая а, параллельная прямой в, пересекает плоскость ?. Прямая с параллельна прямой в. Может ли прямая с лежать в плоскости ??

9. Прямая а параллельна плоскости ?. Существует ли на плоскости ? прямые, непараллельные а?

Середина

Задание 3.

Дано: ВС=АС, СС1?? АА1, АА1=22 см Найти: СС1

Решение:

Аа1??сс1,

Ас = вс

? С1– середина А1В (по т.Фалеса) ?

С С1- средняя линия ?АА1В ?

С С1= 0,5АА1 = 11 см

Ответ: 11см.

Взаимное расположение прямой и плоскости в пространстве

Прямая, не лежащая в данной плоскости

Если прямая, не лежащая в данной плоскости, параллельна какой-нибудь прямой, лежащей в этой плоскости , то она параллельна и самой плоскости.

Дано:

Доказать:

Проведем плоскость

Пусть , ,

1.Через прямые a и b проведем плоскость ?

2. ? ? ? = b

Если a ? ? = Х, то Х ? b, это невозможно, т.к. ? ?? b

? a ? ?

? a ?? ?

Теорема доказана.

?

Задание 2

Дано: а ?? ? а ? ?; ? ? ? = в Доказать: а ?? в

Доказательство: а, в ? ? Пусть в ? а, тогда а ? ?, что противоречит условию. Значит в ?? а

?

А

?

В

Плоскость проходит через сторону АС

? АВС. Точки D и E - середины отрезков АВ и BC соответственно. Докажите, что DE ?? ?

Доказательство:

1. Точки D и E - середины отрезков АВ и BC соответственно ?

В

2. DE – средняя линия (по определению) ? DE ??АС (по свойству)

A

С

? DE ?? ? ( по признаку параллельности прямой и плоскости)

Расположение плоскостей в пространстве

? и ? совпадают

? ?? ?

? ? ?

Признак параллельности двух плоскостей

Если две пересекающиеся прямые одной плоскости соответственно параллельны двум пересекающимся прямым другой плоскости, то эти плоскости параллельны.

Дано: а? b = M, a? ?, b? ?. a?? b?, a?? ?, b?? ?. a ?? a?, b ?? b?.

Доказать:? ?? ?

Доказательство:

1. Пусть ? ? ? = с.

Тогда а ?? ?, а ? ?, ? ? ? = с, значит а ?? с. 2. b ?? ?, b ? ?, ? ? ? = с, значит b ?? с. 3. Имеем, что через точку М проходят две прямые а и b, параллельные прямой с, чего быть на может. Значит ? ?? ? .

А

M

b

?

c

А?

b?

?

Теорема

Через точку вне данной плоскости можно провести плоскость, параллельную данной, причём единственную.

Дано:

Плоскость ?,

точка А вне плоскости ?.

Доказать:

существует плоскость ???, проходящая через точку А

Доказательство.

1. В плоскости ? проведём прямые а?в.

Через точку А проведём

А1?а

И в1?в.

По признаку параллельности плоскостей прямые а1 и в1 задают плоскость ???.

Существование плоскости ? доказано.

•

А1

В1

А

В

?

А

?

Докажем единственность плоскости

? методом от противного.

Допустим, что существует плоскость ?1, которая проходит через т. А и ?1 ?? ?.

Отметим в плоскости ?1 т. С? ?.

Отметим произвольную т. В ? ?.

Через точки А, В и С проведем ?.

? ? ? = в,

? ? ? = а,

? ? ?1 = с.

А и с не пересекают плоскость ?,

Значит они не пересекают прямую в,

? А ?? в и с ?? в

Получили, что через т. А проходят две прямые, параллельные прямой в, чего быть не может.

? Наше предположение ложное.

Единственность ? доказана.

?

•

•

•

С

А

?1

?

В

В

?

А

С

Свойство параллельных плоскостей

Дано: ? ?? ?, ? ? ? = a ? ? ? = b

Доказать: a ?? b

Доказательство:

1. a ? ?, b ? ?

2. Пусть a ?? b,

тогда a ? b = М

3. M ? ?, M ? ?

? ? ? ? = с (А2)

Получили противоречие с условием.

Значит a ?? b ч. т.д.

Если две параллельные плоскости пересечены третьей, то линии их пересечения параллельны.

Отрезки параллельных прямых

Свойство параллельных плоскостей.

Отрезки параллельных прямых, заключенные между параллельными плоскостями, равны.

Дано: ? ?? ?, АВ ??СD АВ ? ? = А, АВ ? ? = В, СD ? ? = С, СD ? ? = D

Доказать: АВ = СD

Доказательство:

1. Через АВ ??СD проведем ?

2. ? ???, ? ? ? = a, ? ? ? = b

3. ? Ас ??в d,

4. АВ ??СD (как отрезки парал. прямых)

5. ? АВСД – параллелограмм (по опр.)

? АВ = СD ( по свойству параллелограмма)

Плоскости не пересекаются

Определите: верно, ли утверждение?

1. если плоскости не пересекаются, то они параллельны. 2. плоскости параллельны, если прямая лежащая в одной плоскости, параллельна другой плоскости? 3. если две прямые, лежащие в одной плоскости, параллельны двум прямым другой плоскости, то эти плоскости параллельны? 4. если прямая перпендикулярна одной из двух параллельных плоскостей, то она перпендикулярна и другой плоскости. 5. прямые, по которым две параллельные плоскости пересечены третьей плоскостью, параллельны. 6. Если прямая пересекает одну из двух плоскостей, то она пересекает и другую. 7. Две плоскости, параллельные третьей, параллельны. 8. Отрезки прямых, заключенные между параллельными плоскостями, равны.

Да

Нет

Нет

Да

Да

Нет

Да

Нет

Провести плоскость

А.

С1

D1

В

D

С

Через данную точку А провести плоскость, параллельную данной плоскости ?, не проходящей через точку.

Решение.

1. В плоскости ? возьмем т. В.

2. Проведем прямые ВС и ВD.

3. Построим вспомогательную плоскость через точку А и прямую ВD, в ней проведем прямую АD1?? ВD.

•

?

4. Аналогично построим вспомогательную плоскость через точку А и прямую ВС, в ней проведем прямую АС1?? ВС.

•

?

5. Через прямые АD1 и АС1 проведем плоскость ?

Теоремы о параллельности плоскостей и прямых

.

.

Задача 2. Доказать, что через каждую из двух скрещивающихся прямых можно провести плоскость так, чтобы эти плоскости были параллельны.

Доказательство:

В

А

В1

А

Пусть а скрещивается с в.

На прямой в возьмем т. А,

через прямую а и т. А проведем плоскость,

в этой плоскости через т. А проведем прямую в1 , в1 ?? в.

Через в1 ? в проведем плоскость ?.

Аналогично строим плоскость ?.

По признаку параллельности плоскостей ? ?? ?.