Разработка модели обучения школьному курсу стереометрии на модульной основе

Определение. Отрезок, соединяющий точки на скрещивающих прямых и перпендикулярный этим прямым, называется их общим перпендикуляром. Длина общего перпендикуляра, называется расстоянием между скрещивающимися прямыми.

Теорема. Общий перпендикуляр скрещивающихся прямых существует и единствен.

Доказательство.

Пусть а,b- скрещивающиеся прямые. Через одну из них, например b, проведём плоск

ость b, параллельную прямой а. Это можно сделать, проведя прямую а’, параллельную а и пересекающую b. Тогда пересекающие прямые а’, b будут определять искомую плоскость b. Рассмотрим ортогональную проекцию а0 прямой а на плоскость b. Она пересечёт прямую b в некоторой точке В, которая является ортогональной проекцией некоторой точки А прямой а. Отрезок АВ будет искомым. Действительно, он перпендикулярен плоскости b и, Þ перпендикулярен прямой b и а0 параллельна а, т. е. он является общим перпендикуляром прямых a и b. Самостоятельно докажите единственность.

2. Проверьте усвоение теоретического материала. Ответьте на вопросы для самоконтроля

1. Что называется расстоянием между плоскостью и не принадлежащей ей точкой?

2. Дайте определение расстояния между двумя параллельными плоскостями.

3. Что является общим перпендикуляром и расстоянием между скрещивающимися прямыми?

4. Сформулируйте теорему об общем перпендикуляре скрещивающихся прямых.

3. Примите участие в учебной беседе. Материал для беседы

1. Из точки А, не принадлежащей плоскости a, наклонная к этой плоскости. Определите угол между этой наклонной и плоскостью a, если расстояние от точки А до плоскости a: равно ортогональной проекции наклонной; в два раза меньше самой наклонной.

2. В кубе АBCDA1B1C1D1 с ребром а найдите расстояние между вершиной А и: ребром CD; диагональю BD; диагональю АС1.

3. Чему равно расстояние между параллельными гранями куба?

4. Из точки пересечения диагоналей прямоугольника, к его плоскости проведён перпендикуляр. Докажите, что любая точка этого перпендикуляра равноудалена от вершины прямоугольника.

5. Докажите, что расстояние между скрещивающимися прямыми являются наименьшим из всевозможных между точками на этих прямых.

4. Самостоятельно выполните задания, затем проверьте решение

1. Докажите, что плоскости АВ1D1 и ВDС1 куба АBCDA1B1C1D1 параллельны. Найдите расстояние этими плоскостями, если ребро куба равно а.

2. В прямой четырёхугольной призме, в основании которого ромб со стороной а и острым углом j, найдите расстояние между противоположными боковыми гранями.

3. Докажите, что расстояние между скрещивающимися прямыми равно расстоянию параллельными плоскостями, в которых лежат эти прямые.

4. В правильной треугольной пирамиде с ребром а найдите расстояние между скрещивающимися рёбрами.

5. Найдите геометрическое место точек пространства, равноудаленных от двух параллельных прямых. (плоскость, перпендикулярная плоскости данных параллельных прямых и проходящая через прямую, равноудаленную от данных)

5. Самостоятельно оцените, достигли ли цели. Для этого вернитесь на начало модуля и прочтите, какие перед вами стояли цели

6. Выполните контрольные задания

Основной уровень:1. Из точки О пересечения диагоналей ромба АВСD проведён к его плоскости перпендикуляр OS. Докажите, что точка S равноудалена от всех сторон ромба. 2. Для куба АBCDA1B1C1D1 с ребром а найдите расстояние между скрещивающимися прямыми: АD иА1С1; АС1 и DD1; AD и A1B1; АС и ВD1; АС и DD1; АС1 и ВD. 3. Докажите, что середины всех отрезков, концы которых принадлежат двум скрещивающимся прямым, лежат в одной плоскости.

Повышенный уровень:1. Докажите, что если прямые параллельны плоскости, то кратчайшее расстояние между этой прямой и всеми прямыми плоскости, ей не параллельными, одно и тоже. 2. Три параллельные между собой прямые не лежат в одной плоскости. Из точки А, принадлежащей первой прямой, проведены перпендикуляры АВ и АС на вторую и третью прямые. Докажите, что длина отрезка ВС служит расстоянием между второй и третьей прямой.

Комплекс дополнительных задач

1. Прямые ОВ и СD параллельные, ОА и СD – скрещивающиеся. Найдите угол между ОА и СD, если: а) ÐАОВ=40°; б) ÐАОВ=135°; в) ÐАОВ=90°.

2. Прямая а параллельна стороне ВС параллелограмма АВСD и не лежит в плоскости параллелограмма. Найдите угол между а и СD, если один из углов параллелограмма равен: а) 50°; б) 121°.

3. Прямая m параллельна диагонали BD ромба АВСD и не лежит в плоскости ромба. Найдите угол: а) между прямыми m и АС; б) между m и АD, если ÐАВС=128°.

4. В пространственном четырехугольнике АВСD стороны АВ и СD равны. Докажите, что прямые АВ и СD образуют равные углы с прямой, проходящей через середины отрезков ВС и АD.

5. Докажите, что два угла с соответственно параллельными сторонами либо равны, либо их сумма равна 180°.

6. Дан параллелепипед ABCDA1B1C1D1. Докажите, что: а) DC^B1C1 и АВ^А1 D1, если ÐВАD=90°; б) АВ^СC1 и DD1^А1 В1, если АВ^DD1.

7. В тетраэдре ABCD известно, что ВС^АD. Докажите, что АD^MN, где M и N – середины ребер АВ и АС.

8. Докажите, что через любую точку прямой в пространстве можно провести перпендикулярную ей прямую.

9. Прямые АВ, АС и АD попарно перпендикулярны. Найдите отрезок СD, если: 1) АВ=3 см, ВС=7 см, АD=1,5 см; 2) ВD=9 см, ВС=16 см; АD=5 см.

10. Прямая ОА перпендикулярна к плоскости ОВС, и точка О является серединой отрезка АD. Докажите, что: а) АВ=DВ; б) АВ=АС, если ОВ=ОС; в) ОВ=ОС, если АВ=АС.

11. Через точку О пересечения диагоналей квадрата со стороной а проведена прямая ОК, перпендикулярная к плоскости квадрата. Найдите расстояние от точки К до вершин квадрата, если ОК=b.

12. В треугольнике АВС дано: ÐС=90°, АС=6 см, ВС=8 см, СМ – медиана. Через вершину С проведена прямая СК, перпендикулярная к плоскости треугольника АВС, причем СК=12 см. Найдите КМ.

13. Прямая СD перпендикулярна к плоскости правильного треугольника АВС. Через центр О этого треугольника проведена прямая ОК, параллельная прямой СD. Известно, что АВ=16Ö3 см, ОК=12 см, СD=16 см. Найдите расстояния от точек D и К до вершин А и В треугольника.

14. Докажите, что через любую точку данной прямой можно провести перпендикулярную ей плоскость.

15. Докажите, что через точку, не лежащую в данной плоскости, нельзя провести более одной прямой, перпендикулярной плоскости.

16. Докажите, что расстояния от всех точек плоскости до параллельной плоскости одинаковы.

17. Прямая PQ параллельна плоскости a. Через точки P и Q проведены прямые, перпендикулярные к плоскости a, которые пересекают эту плоскость соответственно в точках P1 и Q1. Докажите, что PQ= P1Q1.

18. Через точки P и Q прямой PQ проведены прямые, перпендикулярные к плоскости a и пересекающие ее соответственно в точках P1 и Q1. Найдите P1Q1, если PQ=15 см, РP1=21,5 см, QQ1=33,5 см.

19. Прямая МВ перпендикулярна к сторонам АВ и ВС треугольника АВС. Определите вид треугольника MBD, где D – произвольная точка прямой АС.

20. Через точку О пересечения диагоналей параллелограмма АВСD проведена прямая ОМ так, что МА=МС, МВ=МD. Докажите, что прямая ОМ перпендикулярна к плоскости параллелограмма.

 Скачать реферат