线面垂直的判定定理

职业培训 培训职业 2024-12-21
如果一条直线与平面内任意一条直线垂直,则该直线与平面垂直。而根据判定定理,当一条直线与平面内的两条相交直线都垂直时,这条直线与该平面垂直。假定直线l与平面内的两条相交直线a和b都垂直,我们来证明l⊥。首先,与a或b平行的直线必垂直于l,因此接下来的讨论将围绕与a、

如果一条直线与平面内任意一条直线垂直,则该直线与平面垂直。而根据判定定理,当一条直线与平面内的两条相交直线都垂直时,这条直线与该平面垂直。假定直线l与平面α内的两条相交直线a和b都垂直,我们来证明l⊥α。

首先,与a或b平行的直线必垂直于l,因此接下来的讨论将围绕与a、b不平行的直线展开。为了便于分析,我们先将a、b、l平移至相交于点O。过点O作一条任意直线g,在g上取一点G,不与O重合。过G分别作GB∥a,交b于B,作GA∥b,交a于A。连接AB,设AB与OG的交点为C。

由平行四边形的性质知,四边形OAGB是平行四边形,因此C为AB的中点。根据中线定理,我们有OA²+OB²=2OC²+2AC²。在l上另取一点D,连接DA和DB,同样应用中线定理,得到DA²+DB²=2DC²+2AC²。两式相减后,得到DA²-OA²+DB²-DB²=2DC²-2OC²。

注意到OD⊥OA, OD⊥OB,由此得出OD²+OD²=2DC²-2DC²,即CD²=OD²+OC²。因此,OD⊥OC。由于g的选取是任意的,这说明l与α内任意直线都垂直,从而证明了l⊥α。

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