线面平行

线面平行

中文名 线面平行
定义 一条直线与一个平面无公共点
应用领域 数学立体几何
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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。

线面平行线面平行(2)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

bp,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ap

∴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。

线面平行线面平行已知: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

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