在空间中,两条直线有两种情况(不考虑重叠),在同一平面上,而不是在同一平面上,在同一平面上,它们分为两个平行和相交的位置关系,就像我们的平面几何一样。
因此,我们将其分为三种关系:平行、相交和异面直线
part0.定义问题,初中提出平行意味着两条直线永远不会相交,因为初中只讨论平面几何,但在空间中并非如此。平行意味着两条直线在空间中的“方向”是相同或相反的。因此,看看你的房间。它是一个矩形。地板看作ABCD,天花板对应的A1B1C1D1
AB和B1C1首先不会相交,因为它们的平面是平行的,天花板和地板没有无限扩张的交叉点(我希望你的房间更标准),所以直线自然不会有交叉点。但这两条线在数学上并不被称为平行线。
所谓定义,就是人为定义。如果你不能接受,或者你说“为什么,初中说不相交就是平行?为什么要这样定义,高中也要这样定义?”那我就没办法了。
:为什么一定没有交点?
反证法:如果异面直线m,n有交点A
然后在m上取点B,n上取点C
平面ABC必须存在(一个平面不在同一直线上的三个点)
显然,平面ABC包含m,平面ABC包含n
即m,n在平面ABC上,与异面直线的定义存在矛盾
part2:为什么异面直线一定存在,一定能画出来?这不是人们想象的吗?
异面直线的存在性
定义:平面α和平面β没有交点,就叫α∥β
不妨取任何直线m,包括α
那么在β取一个直线p,使p∥m,在β上取直线n与p相交
此时m不平行于p,因此也不平行于n,与n没有交点
以下证据证明,此时它们是异面的
如果这样的m和n有一个平面γ,同时包含m和n
三年级平行与相交
因为m,n不平行
那么m,n在同一平面上必须有交点
矛盾
因此,对于任何直线,都必须有异面直线
:异面直线能平行吗?
不妨设置异面直线m和n平行
在m上取A,n上取B,C两点,显然n在平面ABC上
那么,在平面ABC上,通过A必然可以做直线p∥n(七年级的定理,在平面上,只有一条直线垂直于已知的直线)
p∥n,m∥n
那么p∥m
但p和m有交点A
即m与p重合
m在平面ABC上与异面直线的定义也存在矛盾
因此,异面直线不可能平行
交叉、平行和异面是几何中常用的术语,用于描述不同几何体之间的关系。以下是每个术语的详细解释:
交叉(Intersecting):在几何图形中,当两条或多条线、平面或曲面交叉时,我们称之为交叉。如果两条线交叉一点,则称为两条线交叉。如果两个平面或曲面有一个共同的边缘或一个或多个交点,则称为交叉。交叉可以发生在不同维度的几何图形之间。
平行(Parallel):平行是指两条线、两个平面或两个曲面之间的距离保持恒定,永远不会相交。两条平行线有相同的方向,但永远不会相交。同样,两个平行面的任何两点之间的距离也保持不变。在三维几何中,两个平行平面之间的距离在任何点上都是一致的。
异面(Non-coplanar):异面是指三个或多个平面或直线不在同一平面上或不在同一平面上。异面几何不能位于同一平面上,它们之间的空间方向不同。对于直线,异面意味着它们不能位于同一平面上。对于平面,异面意味着它们不能通过旋转或平移重叠。
交叉是指两个或多个几何交叉,平行是指两个几何永不交叉,保持固定距离,异面是指三个或多个几何不共面或不在同一平面上。这些术语用于描述几何中不同几何之间的关系。