空间点、直线、平面之间的
用图解厘清点线面位置关系的判定依据与常见边界
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空间点、直线、平面之间的
用图解厘清点线面位置关系的判定依据与常见边界
空间位置关系判定
上页我们知道空间有三大主角:点、线、面。但「它们在一起是什么关系」还得有个判定方法。比如一支铅笔斜放在桌面上——它是属于桌面,还是和桌面相交?这就是这一页要回答的问题。
地图先给参照系,才能说两城是平行方向、交叉延伸还是根本无公共点
两点确定一条直线
上页我们判定了点、直线、平面的位置关系——背后依据是立体几何公理。第一条就是「两点确定一条直线」,这个初中旧知到了空间需要重新追问:「确定」什么意思?前提是什么?为什么仍是公理?
两端固定后绷紧的橡皮筋必沿唯一直线路径——物理上的"唯一紧绷"对应数学上的"确定"
平面
上页说两点定一条直线。那要「定一个面」最少需要几个点?把一张白纸向四周无限延展、永不起皱——这就是几何里所说的平面。
纸没有厚度,向四面无限展开,不起皱不卷曲——生活中最接近平面的东西
不共线三点确定一个平面(
从「两点定一线」推想到三维空间:几个点能唯一定一个面?答案是三个,但有个隐藏前提——三点不能共线。
三脚不在一条线上才稳;任两脚落在一线上就成了棍,撑不起平面
直线与平面的关系(基本事
把笔平放在桌上、悬空不碰桌、斜插进桌面——一支笔和一张桌子之间,摆法看似千变万化,归根到底只有三种关系。
贴桌=在平面内;悬空不碰=平行;斜插一点=相交
平面与平面的关系(基本事
平面与平面的关系(基本事实3):定义、要点与典型应用
确定平面的条件(推论1、2
上页用「不共线三点」钉死了一个平面。但实际动手时,手里的工具常常是一条直线、两条线……这些能不能也唯一确定一个平面?
走路/骑车/坐车路径不同但终点相同;推论1、2、3形式不同,本质都回到公理3
空间直线之间的位置关系
桌面上两根笔可以相交也可以平行,但只要把其中一根提起来悬空,它们就既不平行也不相交了——空间里直线有三种位置关系。
都平放=共面(相交或平行);抬起一根斜靠墙上=异面
空间直线与平面的位置关系
前页我们梳理了两条直线的位置关系——平行、相交、异面。现在把其中一条换成平面,会出现几种情况?
笔平放桌面→在平面内;笔身与桌面平行悬空→平行;笔尖斜插入桌面→相交;竖直插入→垂直
空间平面之间的位置关系
想象你站在一个长方体盒子内部——抬头看,屋顶与地板永远碰不到一起;侧头看,相邻两面墙在一条棱上交汇。这两种情形,正是两平面的全部位置关系。
上下底面无公共点=平行;相邻侧面交汇于一条棱=相交
本节要点
- ✓两点定线、三点定面,公理体系是空间几何基石
- ✓异面直线是空间独有,与平面几何的分野在此
- ✓线面三类关系、面面两类,其余皆为特例
- ✓确定平面条件可相互转化:线线、线面、面面联动
课后思考
先自己想一想,再看参考答案——思考过程比答案本身更有价值。
参考答案共线三点有无穷多平面经过(绕这条线「翻转」即可),无法唯一确定。但「确定平面」不能反推不共线——共线的三点也在某些平面里。「不共线」只是充分条件,不是必要条件。
参考答案平整地面上三点共面,云台也在该平面内。但崎岖地面三点高度不同、不共面,云台更不在它们确定的平面里——这正是三脚架能「自适应」地形的几何原理。
参考答案两个平面仅在相交时确定一条交线;平行时无交线,确定不了。两条直线也不一定能确定平面——异面直线没有任何平面能同时包含它们。