田載今

直線與直線之間都有哪些位置關(guān)系？如何探究直線與直線之間的位置關(guān)系？我們還是請(qǐng)?zhí)锢蠋焷?lái)講一講吧，

幾何學(xué)是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，它研究的是圖形的形狀、大小和位置.在幾何學(xué)中，直線是一種最基本的圖形，它沒(méi)有確切的定義，只有描述性解釋.一根拉得很緊的細(xì)線是產(chǎn)生直線概念的一個(gè)現(xiàn)實(shí)原型，但是幾何學(xué)中所說(shuō)的直線不計(jì)粗細(xì)，可以向兩個(gè)方向無(wú)限延伸，顯然它是在現(xiàn)實(shí)原型基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)提煉、加工、抽象而得到的產(chǎn)物，以直線為基礎(chǔ)，可以定義射線、線段、角和多邊形等.

1.兩條直線的位置關(guān)系，

兩條直線的位置關(guān)系，在研究直線時(shí)至關(guān)重要.

從直觀到抽象是幾何學(xué)發(fā)展的軌跡，也是我們認(rèn)識(shí)圖形的規(guī)律.我們先觀察圖1中的長(zhǎng)方體，它有12條棱，可以想象，如果把每條棱都向兩端無(wú)限延伸，就產(chǎn)生了空間中的12條直線，在這些直線中任選兩條，它們或者有一個(gè)公共點(diǎn)（例如直線AB、AD有公共點(diǎn)A，直線AE、EF有公共點(diǎn)E），或者沒(méi)有公共點(diǎn)（例如直線AB、CD，直線AB、HD）.

兩條不重合的直線可能有不止一個(gè)公共點(diǎn)嗎？不可能.“過(guò)兩個(gè)點(diǎn)有且只有一條直線”是從實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的公認(rèn)的基本事實(shí)，兩條不重合的直線最多有一個(gè)公共點(diǎn)，如果兩條直線有一個(gè)公共點(diǎn)，那么它們的位置關(guān)系是相交.

沒(méi)有公共點(diǎn)的兩條直線，有兩種位置關(guān)系：

（1）兩條直線在同一平面內(nèi)（例如我們?cè)趫D1中想象出的直線AB、CD同在平面ABCD內(nèi)），我們稱這兩條直線平行.

（2）兩條直線不在同一平面內(nèi)（例如我們?cè)趫D1中想象出的直線AB、HD），我們稱這兩條直線異面.

由此可知，兩條直線的位置關(guān)系有i種：相交、平行和異面.同一平面內(nèi)的兩條直線，只有兩種位置關(guān)系：相交和平行.

2.兩條相交直線所成的角，

如下頁(yè)圖2，直線AB、CD相交于點(diǎn)O，形成∠AOC、∠AOD、∠BOC和∠BOD這四個(gè)以點(diǎn)O為頂點(diǎn)并且都小于180°的角，其中，相鄰（有一條公共邊）的兩個(gè)角互為鄰補(bǔ)角，不相鄰（無(wú)公共邊）的兩個(gè)角互為對(duì)頂角.鄰補(bǔ)角之和為180°，對(duì)頂角相等.在這四個(gè)角中，不超過(guò)900的角叫作兩條直線的夾角.夾角的大小可以反映兩條相交直線的相對(duì)位置.

如下頁(yè)圖3，同一平面內(nèi)的兩條直線AB、CD被第三條直線EF所截，在兩個(gè)交點(diǎn)處形成八個(gè)角，我們稱這個(gè)圖形為“三線八角”.這些角按位置關(guān)系分有同位角、內(nèi)錯(cuò)角、同旁內(nèi)角等，例如下頁(yè)圖3中，∠1與∠5是同位角，∠2與∠6是同位角（同位角分別位于兩條被截線的同一方，且都在截線的同側(cè)）；∠1與∠7是內(nèi)錯(cuò)角，∠4與∠6是內(nèi)錯(cuò)角（內(nèi)錯(cuò)角都位于兩條被截線之間，且分別在截線的兩側(cè)）；∠1與∠6是同旁內(nèi)角，∠4與∠7是同旁內(nèi)角（同旁內(nèi)角都位于兩條被截線之間，且都在截線的同側(cè)）.

3.平行線的判定.

如圖4，在一張紙上，已畫(huà)出一條直線a，請(qǐng)你再畫(huà)出一條直線b，使直線b經(jīng)過(guò)直線。外的一個(gè)定點(diǎn)P，且a∥b.

首先，我們要考慮這個(gè)畫(huà)圖要求能否實(shí)現(xiàn)，

人們通過(guò)長(zhǎng)期的觀察和畫(huà)圖實(shí)踐，總結(jié)出一個(gè)基本事實(shí)（平行公理）：經(jīng)過(guò)已知直線外一點(diǎn)，有且僅有一條直線與已知直線平行.由此可知，上述畫(huà)圖問(wèn)題中的直線b存在，并且是唯一的，

其次，我們要考慮怎樣畫(huà)出直線b.

直線無(wú)限長(zhǎng)，而我們?cè)诩埳现荒墚?huà)出直線有限長(zhǎng)的一部分，只憑兩條直線畫(huà)出的部分不相交，就能確定它們延伸后也不相交嗎？顯然，我們不能僅考慮這兩條直線，而要借助與這兩條直線都相交的第三條直線，通過(guò)它們形成的角解決問(wèn)題.

一種具體畫(huà)法：如圖5，把一塊三角板T的一條直角邊放在直線a上，用一把直尺c緊貼三角板T的斜邊，固定直尺c的位置，沿直尺c移動(dòng)三角板T，使三角板T先前在直線a上的直角邊經(jīng)過(guò)點(diǎn)尸，沿這條直角邊畫(huà)出直線b.

上述畫(huà)法的依據(jù)：由平行公理可以推出“兩條直線被第三條直線所截，如果同位角相等，那么這兩條直線平行”，這就是判定直線平行的方法1：同位角相等，兩直線平行.

利用這一方法，再結(jié)合對(duì)頂角、鄰補(bǔ)角的性質(zhì)，就可以推出另外兩種判定直線平行的方法.

方法2：內(nèi)錯(cuò)角相等，兩直線平行.

方法3：同旁內(nèi)角互補(bǔ)，兩直線平行.

上述三種方法都從角的方面給出了判定直線平行的條件，我們可以根據(jù)具體問(wèn)題選擇其中最便于使用的方法.由此可以看出討論“三線八角”的必要性.

4.平行線的性質(zhì)，

由同位角相等或內(nèi)錯(cuò)角相等或同旁內(nèi)角互補(bǔ)可以判定兩條直線平行，這是平行線的判定，反過(guò)來(lái)，如果已知兩條直線平行，那么除了知道它們不相交，又能得到關(guān)于角的什么結(jié)論呢？也就是說(shuō)，平行線有哪些性質(zhì)呢？

平行線的幾個(gè)主要性質(zhì)：

性質(zhì)1：兩直線平行，同位角相等.

性質(zhì)2：兩直線平行，內(nèi)錯(cuò)角相等.

性質(zhì)3：兩直線平行，同旁內(nèi)角互補(bǔ).

我們對(duì)性質(zhì)l進(jìn)行證明.

如圖6，已知a∥b，求證∠1=∠2.

證明：假設(shè)∠1≠∠2，則過(guò)∠1的頂點(diǎn)p可作直線d，使直線c、d之間形成與∠2相等的同位角.由“同位角相等，兩直線平行”，可知d∥b.于是過(guò)點(diǎn)P有兩條直線a、d都與直線b平行，這顯然不符合平行公理.因此.前面的假設(shè)“，∠1≠∠2”不成立，即一定有∠1=∠2.

對(duì)比平行線的判定和性質(zhì)，可以看出：“判定”是根據(jù)角相等或互補(bǔ)推出直線平行，“性質(zhì)”是根據(jù)直線平行推出角相等或互補(bǔ)，“判定”與“性質(zhì)”是互逆的，它們的條件和結(jié)論恰好互換.實(shí)際上，在“同位角相等”“內(nèi)錯(cuò)角相等”“同旁內(nèi)角互補(bǔ)”和“兩直線平行”中，只要有一條成立，其余三條一定成立.反之，只要有一條不成立，其余三條也不會(huì)成立，也就是說(shuō)，它們是等價(jià)的.