教材中公理3及其推论的内容关系到确定平面的条件,它们是四个等价命题。在公理中,应着重理解“有且只有一个”的含义,这里“有”是说存在一个平面,“只有一个”是说只有惟一一个平面。因此,公理3强调的是存在和惟一两方面,所以“有且只有一个”必须完整地使用,千万不能仅用“只有一个”来代替“有且只有一个”,因为前者不能表达存在性。
在公理3中,要特别注意“不在同一直线上”和“三点”在公理中的地位,因为过两点或同一直线上的三点可有无数个平面;过不在同一直线上的四点,不一定有平面。因此,“不在同一直线上的三点”作为公理3的条件是十分重要的。
证三线共点问题常常用到公理3及三个推论来确定平面,再用公理2证得在交线上;有时也用公理1证得其它直线都过这一点。
关于证点、直线共面的常用方法:
(1)利用公理3及其推论;
(2)先由给定的点和直线中的某些元素确定一个平面,再证其它元素在同一个平面内;
(3)先说明一些元素在一个平面内,其余元素在另一个平面内,之后证明这两个平面重合。
公理3及其推论的作用:①它是在空间中确定平面的依据;②它是证明两平面重合的依据;③它为立体几何问题转化为平面几何问题提供了理论依据和具体方法。
例1:空间中有不同的5个点。
(1)若有某4点共面,则这5点最多可确定多少个平面?
(2)若任意4点都在同一平面内,则这5点共能确定多少个平面?并证明你的结论。
解:(1)当共面的某4点不共线,另一点不在该平面内时,这5点确定的平面最多。最多可确定7个平面。
(2)若任意4点都在同一平面内时,这5点必共面,证明如下:
若A、B、C、D4点在α内,又因为A、B、C、P在同一平面内,可分如下情况证明:
1. 若A、B、C三点不共线,则α为A、B、C确定的平面,所以P在α内,五点共面;
2. 若A、B、C三点在直线l上,则:①当D或P也在直线l上时,5点共面;②若D、P都不在直线l上,则直线DP与直线AB必在点A、B、C、P所在的平面内,所以点C也在这一平面内,从而5点共面。
例2:已知:延长△ABC三边,AB∩α=D,CB∩α=E,AC∩α=F,求证:D、E、F三点共线。
证明:设△ABC所在的平面为β
∵D∈α,且D∈
,
∴D是α、β的公共点。
同理,E、F也是α、β的公共点。
∴点D、E、F都是在α、β的的交线上。即这三点共线。
例3:已知直线a∥b∥c,直线l∩a=A,l∩b=B,l∩c=C,求证:直线a、b、c、l四线共面。
解:∵l∩b=B,
∴b、l确定平面α。
又∵a∥b,a、b确定平面β,
∴在平面α内有b α,l α,A∈l。
∴A∈α。
又在平面β内有b β,a β,A∈a,
∴A∈β。
∴平面α、β内都有直线b和点A,且点A在直线b外。
∴α、β重合,即a α。
同理,c α。
∴直线a、b、c、l四线共面。
评析:证明点线共面的方法有两种:(1)由公理3或其推论确定一个平面;(2)先确定一个平面,再把其它“元素”归为这个平面。
[摘自:考试报·高二数学版/2004/05/11]
(人教网高中数学栏目摘选并修改)