江苏专用2018版高考数学专题复习专题8立体几何第49练空间点线面的位置关系练习文
高考数学.空间几何体,点线面位置关系
一、空间几何体 1.棱柱:⑴概念:由一个平面多边形沿某一确定方向平移形成的空间几何体.⑵性质:两个底面是全等的多边形,且对应边互相平行,侧面都是平行四边形,侧棱平行且相等. ⑶正棱柱:底面是正多边形的直棱柱叫正棱柱. 2.棱锥:⑴概念:有一个面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点的三角形.⑵正棱锥:底面是正多边形,且顶点与底面中心的连线垂直于底面的棱锥叫正棱锥. 3.棱台:⑴概念:棱锥被平行于底面的一个平面所截后,截面和底面之间的部分叫做棱台. ⑵性质:棱台的各侧棱延长后交于一点,即棱台的上下底面平行且对应边成比例; ⑶正棱台:由正棱锥截得的棱台叫做正棱台. 4.圆柱、圆锥和圆台:⑴概念:将矩形、直角三角形、直角梯形分别绕着它的一边、一直角边、垂直于底边的腰所在的直线旋转一周,形成的几何体分别叫做圆柱、圆锥和圆台.⑵性质:①平行于底面的截面都是圆;②轴截面分别是全等的矩形、等腰三角形、等腰梯形. 5.球与球面:⑴半圆绕着它的直径所在的直线旋转一周而形成的几何体叫做球(或球体),半圆旋转而成的曲面知识梳理知识结构图空间几何体、点线面位置关系叫做球面.⑵球面被经过球心的平面截得的圆叫球的大圆,被不经过球心的平面截得的圆叫球的小圆;在球面上,两点之间的最短距离,就是经过两点的大圆在这两点间的劣弧的长度,这个弧长叫做两点间的球面距离.6.三视图:俯视图、主视图、左视图.三视图的位置关系为:俯视图在主视图下方,左视图在主视图右方. 投影规律为:主俯一样长(长对正),主左一样高(高平齐),俯左一样宽(宽相等). 7二、直线与平面的位置关系 1.平面的基本性质及推论:公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内; 公理2:经过不在同一直线上的三点,有且只有一个平面;公理3:如果不重合的两个平面有一个公共点,那么它们有且只有一条经过这个点的公共直线. 推论1:经过一条直线和直线外的一点,有且只有一个平面. 推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面. 推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面. 2.平行公理与等角定理公理4(空间平行线的传递性):平行于同一条直线的两条直线互相平行;等角定理:如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行并且方向相同,那么这两个角相等. 3.空间两条直线的位置关系有:相交、平行、异面;空间直线l 与平面α的位置关系有:l α⊂、l A α=、l α∥; 空间平面α与平面β的位置关系有:αβ∥、l αβ=.4.线面平行的概念:如果直线与平面没有公共点,那么我们称这条直线与这个平面平行. 线面平行判定定理:m α⊄,m l ∥,l α⊂m α⇒∥, 线面平行性质定理:l α∥,l β⊂,m αβ=l m ⇒∥;5.面面平行的概念:如果两个平面没有公共点,我们称这两个平面平行.面面平行判定定理:a α⊂,b α⊂,a b A =,a β∥,b β∥αβ⇒∥, 面面平行性质定理:αβ∥,m αγ=,n βγ=m n ⇒∥.6.线线垂直的概念:如果两条直线相交或平移后相交于一点,且交角为直角,称两直线互相垂直. 线面垂直的概念:如果一条直线和平面内任意直线都垂直,则称这条直线与这个平面垂直. 线面垂直判定定理:a b ⊥,a c ⊥,b α⊂,c α⊂,b c A =a α⇒⊥, 线面垂直性质定理:m α⊥,n α⊥m n ⇒∥.7.面面垂直的概念:如果两个相交平面的交线与第三个平面垂直,又这两个平面与第三个平面相交所得的两条交线互相垂直,就称这两个平面互相垂直.面面垂直判定定理:l α⊂,l β⊥αβ⇒⊥.面面垂直性质定理:αβ⊥,m αβ=,n α⊂,n m ⊥n β⇒⊥.(2012北京理7)某三棱锥的三视图如图所示,该三棱锥的表面积是( )4234正(主)视图侧(左)视图俯视图A .2865+B .3065+C .56125+D .60125+【解析】 B ;(2010北京理8)如图,正方体1111ABCD A B C D -的棱长为2,动点E ,F 在棱11A B 上,动点P ,Q 分别在棱AD ,CD 上,若1EF =,1A E x =,DQ y =,DP z =(x y z ,,大于零),则四面体PEFQ 的体积( ) A .与x y z ,,都有关 B .与x 有关,与y z ,无关C .与y 有关,与x z ,无关D .与z 有关,与x y ,无关【解析】 D1、一个棱柱是正四棱柱的条件是( ) A .底面是正方形,有两个侧面是矩形 B .底面是正方形,有两个侧面垂直于底面 C .每个侧面都是全等矩形的四棱柱D .底面是菱形,且有一个顶点处的三条棱两两垂直【解析】 D ;2、 半径为R 的球内接一个正方体,则该正方体的体积是( )A . 322RB .343R C .383R D .33R小题热身真题再现QP FEB 1C 11A 1D B【解析】 C ;3、 已知球的表面积为20π,球面上有A 、B 、C 三点.如果2AB AC ==,23BC =,则球心到平面ABC 的距离为( )A .1B .2C .3D .2【解析】 A ;4、 如图,正三棱柱111ABC A B C -中,E 是BC 中点,则下列叙述正确的是( )A .1CC 与1B E 是异面直线 B .AC ⊥平面11ABB AC .AE ,11B C 为异面直线,且11AE B C ⊥D .11AC ∥平面1ABE 【解析】 C .5、 一个空间几何体的三视图及部分数据如图所示,则这个几何体的体积是( )A .3B .52C .2D .32【解析】 D6、 若三棱柱的一个侧面是边长为2的正方形,另外两个侧面都是有一个内角为60︒的菱形,则该棱柱的体积等于( )A .2B .22C .32D .42【解析】 B7、 正四面体ABCD 的棱长为1,E 是ABC △内一点,点E 到边AB BC CA ,,的距离之和为x ,点E 到平面DAB ,DBC ,DCA 的距离之和为y ,则22x y +=( )EDCBAA .1B 6C .53D .1712 【解析】 D ;A 1B 1C 1ABEC俯视图侧视图正视图1338、(2007湖南文6)如图,在正四棱柱 1111ABCD A B C D -中,E 、F 分别是1AB 、1BC 的中点,则以下结论中不成立的是( )A .EF 与1BB 垂直 B .EF 与BD 垂直C .EF 与CD 异面 D .EF 与11A C 异面AB CDE F A 1B 1C 1D 1【解析】 D9、 (2008辽宁卷11)在正方体1111ABCD A B C D -中,E F ,分别为棱1AA ,1CC 的中点,则在空间中与三条直线11A D ,EF ,CD 都相交的直线( )A .不存在B .有且只有两条C .有且只有三条D .有无数条【解析】 D ; 10、(2005湖北,理10)如图,在三棱柱ABC A B C '''-中,点E 、F 、H 、K 分别为AC '、CB '、A B '、B C ''的中点,G 为ABC ∆的重心.从K 、H 、G 、B '中取一点作为P ,使得该棱柱恰有2条棱与平面PEF 平行,则P 为( ) A .K B .H C .G D .B 'GK EB'A'H F ABC【解析】 C ;<教师备案>复习空间几何体的性质时应注意,有些几何体名称不同但对象相同(例如三棱锥和四面体),有些几何体看上去相同实质不同(例如四面体和空间四边形及其对角线),有些几何体名称相近关系密切却有细微的差异(例如四棱柱家族),务必将名称与几何体严格对应并熟悉相应性质.下图为四棱柱家族的详细关系图:复习空间位置关系的判定应注意解题思路的梳理和过程书写的规范,每个步骤都应有明确的定义或定理作为基础,切忌“想当然”.考点1:空间几何体的性质【例1】 ⑴四棱锥成为正棱锥的一个充分但不必要条件是( )A .各侧面是正三角形B .底面是正方形C .各侧面三角形的顶角为45度D .顶点在底面的射影是底面对角线的交点 ⑵下面关于四棱柱的四个命题:①若有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;②若两个过相对侧棱的截面都垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱; ③若四个侧面两两全等,则该四棱柱为直四棱柱;④若四棱柱的四条对角线两两相等,则该四棱柱为直四棱柱. 其中,真命题的序号是______.⑶在正方体上任意选择4个顶点,它们可能是如下各种几何形体的4个顶点, 这些几何形体可以是_________(写出所有正确结论的编号). ①不是正方形的矩形;②不是矩形的平行四边形;③有三个面为等腰直角三角形,有一个面为等边三角形的四面体;经典精讲7.1空间几何体平行六面体 四棱柱 底面是平行四边形侧棱与 底面垂直 正四棱柱 底面是平行四边形直平行六面体底面为 正方形 直四棱柱 侧棱与 底面垂直 底面为 长方形 长方体 底面是正方形 侧面也为正方形 正方体棱长都相等的长方体④每个面都是等边三角形的四面体;⑤每个面都是直角三角形的四面体.【解析】 ⑴A ;⑵ ②④; ⑶①③④⑤;考点2:三视图计算 【例2】 ⑴(2010北京东城一模)下图是一个几何体的三视图,则该几何体的体积为_________.俯视图侧(左)视图正(主)视图222211⑵(2011北京二中高三月考5)下图为一个几何体的三视图,尺寸如图所示,则该几何体的表面积为( )(不考虑接触点) A .63π++ B .1834π++ C .1823π++ D .32π+ ⑶(2009辽宁15)设某几何体的三视图如图(长度单位m ),则该几何体的体积为_____3m . ⑷(2012海淀二模理7)某几何体的主视图与俯视图如图所示,左视图与主视图相同,且图中的四边形都是边长为2的正方形,两条虚线互相垂直,则该几何体的体积是( )A .203B .43C .6D .43322221133222左视俯视图主视图第⑵题 第⑶题 第⑷题【解析】 ⑴43; ⑵C ; ⑶ 4; ⑷A ;<教师备案>根据三视图进行体积计算时,首先确定几何体的形状(棱柱或棱锥等),然后获得所需的数据,最后根据公式计算即可.由于计算底面积所需数据和几何体的高均可从三视图中直接获得,因此以三视图为基础的几何体体积计算是比较容易的.<教师备案>相对于体积计算,根据三视图进行表面积计算是比较困难的,因为相关数据很难从三视图中直接获得,需要先将三视图还原为直观图,再将直观图分解为展开图,依次计算各个表面的面积,最后求和.这个过程中,三视图还原直观图是最关键的,各个表面分别计算面积是最麻烦的.【拓1】 如果一个几何体的三视图如图所示,则此几何体的表面积是( )A .()280162cm + B .296cmC .()296162cm +D .2112cm【解析】 A 考点3:几何体计算【例3】 ⑴(2009陕西10)若正方体的棱长为2,则以该正方体各个面的中心为顶点的凸多面体的体积为( )A .26B .23C .33D .23⑵在一个锥体中,作平行于底面的截面,若这个截面面积与底面面积之比为1:3,则锥体被截面所分成的两部分的体积之比为( )A .1:3B .1:9C .1:33D .()1:331- ⑶如图,在正三棱柱111ABC A B C -中,D 为棱1AA 的中点.若截面1BC D △是面积为6的直角三角形,则此三棱柱的体积为_______.【解析】 ⑴ B ;⑵ D ;⑶83俯正视图侧视图4442俯视图44C 1B 1A 1DCBA考点4:球体计算【例4】 ⑴长方体的三个相邻面的面积分别为2,3,6,这个长方体的顶点都在同一个球面上,则这个球面的表面积为( )A .7π2 B .56π C .14π D .64π⑵(2012西城二模13)一个几何体的三视图如图所示,其中正视图和侧视图是腰长为1的两个全等的等腰直角三角形,该几何体的体积是_____; 若该几何体的所有顶点在同一球面上,则球的表面积是_____.⑶(2010课标全国10)设三棱柱的侧棱垂直于底面,所有棱的长都为a ,顶点都在一个球面上,则该球的表面积为( )A .2πaB .27π3aC .211π3a D .25πa【解析】 ⑴C ;⑵13π3,; ⑶ B考点5:平行垂直关系【例5】 ⑴ 已知m 、n 、l 为直线,α、β、γ为平面,有下列四个命题:①若m α∥,m β∥,则αβ∥;②l n ⊥,l m ⊥,n α⊂,m α⊂,则l α⊥; ③αβ⊥,αγ∥,则βγ⊥;④m α⊂,n β⊂,αβ⊥,则m n ⊥.其中正确命题的个数是( ) A .0 B . 1 C .2 D .3 ⑵设l 、m 、n 表示三条直线,α、β、γ表示三个平面,给出下列四个命题:①若l α⊥,m α⊥,则l m ∥;②若m β⊂,n 是l 在β内的射影,m l ⊥,则m n ⊥;③若m α⊂,m n ∥,则n α∥;④若αγ⊥,βγ⊥,则αβ∥. 其中真命题为( )A .①②B .①②③C .①②③④D .③④【解析】 ⑴ B ;⑵ A ;7.2点、线、面的位置关系俯视图侧视图正视图考点6:几何体中的平行与垂直【例6】 ⑴下列四个正方体图形中,A B ,为正方体的两个顶点,M 、N 、P 分别为其所在棱的中点,能得出AB ∥平面MNP 的图形有__________.ABPNMAB PNMA BPNMBAMNP① ② ③ ④ ⑵ 过平行六面体1111ABCD A B C D -任意两条棱的中点作直线,其中与平面11DBB D 平行的直线共有( )A .4条B .6条C .8条D .12条 ⑶在正方体1111ABCD A B C D -中,M 是1AA 的中点,N 是线段AB上一点,若1MN MC ⊥,则( )A .12AN AB = B .14AN AB = C .13AN AB = D .34AN AB =⑷如图,PA ⊥平面ABC ,90ABC ∠=︒,则图中互相垂直的平面有( )CBAPA .2对B .3对C .4对D .5对【解析】 ⑴①④;⑵ D ⑶B ; ⑷B ;NMA B CDA 1B 1C 1D 1考点7:几何体中的空间位置关系证明【例7】 (2010丰台二模文16)如图,在四棱锥S ABCD -中,底面ABCD 是菱形,SA ABCD ⊥底面,M 为SA 的中点,N 为CD 的中点. ⑴ 证明:平面SBD ⊥平面SAC ; ⑵ 证明:直线MN SBC 平面‖.NMSDCBA【解析】 ⑴ ∵ABCD 是菱形,∴BD AC ⊥,∵SA ⊥底面ABCD ,∴BD SA ⊥,∵SA 与AC 交于A ,∴BD ⊥平面SAC ,∵BD ⊂平面SBD ,∴平面SBD ⊥平面SAC . ⑵ 取SB 中点E ,连接ME ,CE , ∵M 为SA 中点,∴ME AB ∥且12ME AB =, 又∵ABCD 是菱形,N 为CD 的中点,∴CN AB ∥且1122CN CD AB ==,∴CN EM ∥,且CN EM =, ∴四边形CNME 是平行四边形, ∴MN CE ∥,又MN ⊄平面SBC ,CE ⊂平面SBC , ∴直线MN ∥平面SBC .(也可以取AB 中点F ,通过面MNF ∥面SBC 来证MN ∥面SBC )【例8】 如图,在三棱柱111ABC A B C -中,AB BC ⊥,1BC BC ⊥,1AB BC =,E F G ,,分别为线段1111AC AC BB ,,的中点, 求证:⑴平面ABC ⊥平面1ABC ;⑵EF ∥平面11BCC B ;⑶GF ⊥平面11AB C .【解析】 ⑴ ∵BC AB ⊥,1BC BC ⊥,1AB BC B =,∴BC ⊥平面1ABC ,又BC ⊂平面ABC , ∴平面ABC ⊥平面1ABC ; ⑵∵111AE EC A F FC ==,,∴1EF AA ∥. ∵11BB AA ∥,∴1EF BB ∥.∵EF ⊄平面11BCC B ,∴EF ∥平面11BCC B ; ⑶ 连接EB (图略),则四边形EFGB 为平行四边形, ∴GF BE ∥.∵1AB BC =,1AE EC =,∴1BE AC ⊥,∴1GF AC ⊥. 又∵BC ⊥平面1ABC ,11BC B C ∥,∴11B C ⊥平面1ABC . ∵BE ⊂平面1ABC ,∴11B C BE ⊥.∴11GF B C ⊥.C 1B 1A 1GFE CB AEAB CD S MN∵1111B C AC C =,∴GF ⊥平面11AB C .<教师备案>空间距离的计算分为“直接法”、“间接法”和“向量法”:直接法需要找到垂线段的位置,对添加辅助线的技巧要求比较高,找到垂线段后利用解三角形、三角函数和勾股定理计算;间接法需要找到适当的三棱锥,通常不需要添加辅助线,但面积和体积的计算比较麻烦;向量法需要计算法向量,相应课程中会有详细的复习和练习.⑵中由于垂线段的位置比较容易确定,使用的是直接法;若求1A 到11EB D 的距离,则使用间接法比较合适.空间几何体体积的计算分为“直接法”和“间接法”:直接法使用几何体对应的公式直接计算;间接法适合规范几何体中分割出的“四面悬空”的几何体,通过整体减去不需要的部分的方法求解.⑶可以将两种方法均练习一下,用间接法需要连结DE EF ,.a b ,为两异面直线,下列结论正确的是 ( ) A .过不在a b ,上的任何一点,可作一个平面与a b ,都平行 B .过不在a b ,上的任一点,可作一直线与a b ,都相交 C .过不在a b ,上任一点,可作一直线与a b ,都平行 D .过a 可以并且只可以作一个平面与b 平行【解析】 D ;一、选择题1、 (2008山东文理6)右图是一个几何体的三视图,根据图中数据,可得该几何体的表面积是( )2322俯视图侧(左)视图正(主)视图A .9πB .10πC .11πD .12π【解析】 D ; 课后习题2、(2006江西)如图,在四面体ABCD 中,截面AEF 经过四面体的内切球(与四个面都相切的球)球心O ,且与BC ,DC 分别截于E 、F ,如果截面将四面体分成体积相等的两部分,设四棱锥A BEFD -与三棱锥A EFC -的表面积分别是1S ,2S ,则必有( )A .12S S <B .12S S >C .12S S =D .12S S ,的大小关系不能确定【解析】 C .3、 如图,在等腰梯形ABCD 中,2260AB DC DAB ==∠=︒,,E 为AB 的中点,将ADE △ 与BEC △分别沿,ED EC 向上折起,使,A B 重合于点P ,则三棱锥P DCE -的外接球的体积为( )DECBAA B CD【解析】 C .4、 (2001年全国高考)一间民房的屋顶有如下图三种不同的盖法:①单向倾斜;②双向倾斜;③四向倾斜.记三种盖法屋顶面积分别为1P 、2P 、3P .若屋顶斜面与水平面所成的角都是a ,则( )A .321P P P =>B .321P P P >=C .321P P P >>D .321P P P ==【解析】 D二、填空题5、 (2008全国II 理16)平面内的一个四边形为平行四边形的充要条件有多个,如两组对边分别平行,类似地,写出空间中的一个四棱柱为平行六面体的两个充要条件:充要条件①; 充要条件② .(写出你认为正确的两个充要条件)【解析】 两组相对侧面分别平行;一组相对侧面平行且全等;对角线交于一点;底面是平行四边形.6、 (2010湖北13)圆柱形容器内部盛有高度为8cm 的水,若放入三个相同的球(球的半径与圆柱的底面半径相同)后,水恰好淹没最上面的球(如图所示),则球的半径是______cm .【解析】 47、 (2008福建15) 3是 .ABCD【解析】 9π;8、 设α、β、γ是三个不重合的平面,l 是直线,给出下列四个命题:①若αβ⊥,l β⊥,则l α∥;②若l α⊥,l β∥,则αβ⊥;③若l 上有三点到α的距离相等,且l α⊄,则l α∥;④若αβ⊥,αγ∥,则γβ⊥. 其中正确命题的序号是______________.【解析】 ②③④;三、解答题9、 如图,正方形O A B C ''''的边长为1,它是水平放置的一个平面图形的直观图.请画出原来的平面几何图形的形状,并求原图形的周长与面积.x 'y 'A 'B 'C 'O '【解析】 周长为8,面积为2210、 把四个半径都是1的球中的三个放在桌面上,使它两两外切,然后在它们上面放上第四个球,使它与前三个都相切,求第四个球的最高点与桌面的距离. 【解析】 第四个球的最高点与桌面的距离为2.11、 如图,在底面是平行四边形的四棱锥P ABCD -中,点E 在PD 上,且:2:1PE ED =,F 为棱PC 的中点.求证:BF ∥平面AECE PDABCF【解析】 (法一)取PE 的中点M ,连结FM ,则FM ∥CE ①由12EM PE ED ==,知E 是MD 的中点.连结,BM BD ,设BD AC O =,则O 为BD 的中点. ∴BM ∥OE ②由①,②知,平面BFM ∥平面AEC∵BF ⊂平面BFM ,∴BF ∥平面AEC .(法二)∵11()22BF BC CP AD CD DP =+=++1322AD CD DE =++13()()22AD AD AC AE AD =+-+-31.22AE AC =- ∴BF 、AE 、AC 共面.又BF ⊄平面AEC ,从而BF ∥平面AEC12、 如图,在五面体ABCDEF 中,点O 是矩形ABCD 的对角线的交点,平面CDE 是等边三角形,棱12EF BC ∥.⑴ 证明:FO ∥平面CDE ; ⑵设BC =,证明:EO ⊥平面CDF .【解析】 ⑴ 取CD 的中点M .连结OM .在矩形ABCD 中,12OM BC ∥,又12EF BC ∥,则EF OM ∥.连结EM ,于是四边形EFOM 为平行四边形, ∴FO EM ∥.又∵FO ⊄平面CDE ,且EM ⊂平面CDE ,MOABCDEFFEDCBAOOFM CBADPE∴FO∥平面CDE.⑵连结FM,CF,在等边CDE△中,CM DM=,∴EM CD⊥且12EM BC EF===.因此平行四边形EFOM为菱形,从而EO FM⊥.∵CD OM⊥,CD EM⊥,∴CD⊥平面EOM,又∵EO⊂平面EOM,∴CD EO⊥.而FM CD M=,所以EO⊥平面CDF.13、已知三棱锥P ABC-中,PC⊥底面ABC,AB BC=,D F,分别为AC PC,的中点,DE AP⊥于E.⑴求证:AP⊥平面BDE;⑵求证:平面BDE⊥平面BDF;⑶若:1:2AE EP=,求截面BEF分三棱锥P ABC-所成两部分的体积比.FEB DCAP【解析】⑴∵AB BC=,D为AC中点,∴BD AC⊥又PC⊥底面ABC,∴PC BD⊥∵PC AC C=,∴BD⊥平面PAC,∴BD AP⊥.又DE AP⊥,∴AP⊥平面BDE.⑵∵D F,为AC PC,的中点,∴DF AP∥.结合⑴可知DF⊥平面BDE.又DF⊂面BDF,∴平面BDE⊥平面BDF.⑶1:2.。
空间点线面的位置关系教案
空间点线面的位置关系教案一、教学目标:1. 让学生理解点、线、面的基本概念。
2. 让学生掌握点、线、面之间的位置关系。
3. 培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力。
二、教学重点与难点:重点:点、线、面之间的位置关系。
难点:如何运用点、线、面的位置关系解决实际问题。
三、教学方法:1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究点、线、面的位置关系。
2. 利用多媒体课件,直观展示点、线、面的位置关系。
3. 开展小组讨论,培养学生团队合作精神。
四、教学准备:1. 多媒体课件。
2. 点、线、面模型。
3. 练习题。
五、教学过程:1. 导入:通过展示现实生活中的点、线、面实例,引导学生关注空间点线面的位置关系。
2. 点、线、面的概念讲解:讲解点、线、面的基本概念,让学生明确它们之间的关系。
3. 点、线、面的位置关系探究:引导学生通过观察、操作、思考,发现点、线、面之间的位置关系。
4. 案例分析:分析现实生活中点、线、面位置关系的应用,让学生体会知识的价值。
5. 小组讨论:分组讨论如何运用点、线、面的位置关系解决实际问题。
6. 练习巩固:让学生通过练习题,巩固所学知识。
7. 总结:对本节课的内容进行总结,强调重点知识点。
8. 作业布置:布置相关作业,让学生进一步巩固所学知识。
9. 课后反思:教师对本节课的教学效果进行反思,为下一步教学做好准备。
六、教学评价:1. 评价目标:通过课堂表现、练习题和课后作业,评价学生对空间点线面位置关系的理解和应用能力。
2. 评价方法:课堂参与度:观察学生在课堂讨论和提问中的活跃程度和思考深度。
练习正确率:统计学生练习题的正确率,分析学生的掌握情况。
作业完成质量:评估学生作业的完成质量,包括解题思路的清晰性和答案的准确性。
3. 评价内容:学生能否准确描述点、线、面的概念及其特征。
学生是否能理解并应用点、线、面的位置关系解决简单问题。
学生是否能在实际情境中识别和运用点、线、面的位置关系。
七、教学拓展:1. 拓展活动:组织学生进行空间几何模型制作,如点、线、面的小模型,让学生通过动手操作进一步理解空间关系。
高中数学立体几何空间点线面的位置关系讲义及练习
课 题: 2.1 空间点、直线、平面之间的位置关系一、内容讲解知识点1 平面的概念: 平面是没有厚薄的,可以无限延伸,这是平面最基本的属性 常见的桌面,黑板面都是平面的局部形象 指出: 平面的两个特征:①_薄厚一致___ ②_无限延伸_。
平面的表示:__1.在每个顶点处写大写字母____2.小写的希腊字母,,αβχ______________。
点的表示:大写字母 点A 点B线的表示:小写英文字母 线l,线a 线b平面的画法:在立体几何中,通常画成水平放置的平行四边形来表示平面;锐角画成45ο, 2倍长。
两个相交平面:画两个相交平面时,若一个平面的一部分被另一个平面遮住,应把被遮住部分的线段画成虚线或不画。
图形 符号语言 文字语言(读法)A a A ∈a 点A 在直线a 上A aA ∉a 点A 在直线a 外 Aα A ∈α 点A 在平面α上(内) A αA ∉α 点A 在平面α外 b a A a b A =I直线a,b 交于点A a αa α⊂线a 在面α内 aα a α⊄ 线a 在面α外a Aα a A α=I 直线a 交α于点Al αβ=I平面α交β于线l与平面、平面与平面的关系,虽然借用于集合符号,但在读法上仍用几何语言。
知识点2 公理1 :如果一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面内指出:(1)符号语言:____________________________________.(2)应用:这条公理是判定直线是否在平面内的依据,也可用于验证一个面是否是平面。
知识点3 公理2 :如果两个平面有一个公共点,那么它们还有其他公共点,且所有这些公共点的集合是一条过这个公共点的直线指出:(1)符号语言:____________________________________(2)应用:确定两相交平面的交线位置;判定点在直线上 知识点4 公理3 :经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面 指出:(1)符号语言:,, ,,,,A B C A B C A B C ααβ⎫⎪∈⇒⎬⎪∈⎭不共线与β重合推论1 经过一条直线和直线外的一点有且只有一个平面.指出:推论1的符号语言:_____________________________-推论2 经过两条相交直线有且只有一个平面指出:推论2的符号语言:____________________________________推论3 经过两条平行直线有且只有一个平面指出:推论3的符号语言:________________________________三、典例解析例1 用符号语言表示下列图形中点、直线、平面之间的位置关系.例2 正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,对角线A 1C∩平面BDC 1=O ,AC 、BC 交于点M ,求证:点C 1、O 、M 共线.五、备选习题1. 画图表示下列由集合符号给出的关系:(1) A ∈α,B ∉α,A ∈l ,B ∈l ; (2) a ⊂α,b ⊂β,a ∥c ,b ∩c =P ,α∩β=c .2. 根据下列条件,画出图形.(1)平面α∩平面β=l ,直线AB ⊂α,AB ∥l ,E ∈AB ,直线EF∩β=F ,F ∉l ;(2)平面α∩平面β=a ,△ABC 的三个顶点满足条件:A ∈a ,B ∈α,B ∉a ,C ∈β,C ∉a .3. 画一个正方体ABCD —A′B′C′D′,再画出平面ACD′与平面BDC′的交线,并且说明理由.4. 正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1的棱长为8 cm ,M 、N 、P 分别是AB 、A 1D 1、BB 1的中点,(1) 画出过M 、N 、P 三点的平面与平面A 1B 1C 1D 1的交线,以及与平面BB 1C 1C 的交线.(2) 设过M 、N 、P 三点的平面与B 1C 1交于点Q ,求PQ 的长.5.已知△ABC 三边所在直线分别与平面α交于P 、Q 、R 三点,求证:P 、Q 、R 三点共线.6. 点A ∉平面BCD ,,,,E F G H 分别是,,,AB BC CD DA 上的点,若EH 与FG 交于P (这样的四边形ABCD 就叫做空间四边形)求证:P 在直线BD 上G H AC D E P空间点、线、面位置关系练习题1、下列命题:其中正确的个数为( )①若直线l 平行于平面α内的无数条直线,则l ∥α;②若直线a 在平面α外,则a ∥α; ③若a ∥b ,α⊂b ,那么直线a 平行于平面α内的无数条直线;A .1B .2C .3D .02、若两个平面互相平行,则分别在这两个平行平面内的直线( )A .平行B .异面C .相交D .平行或异面3、如图,在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中判断下列位置关系:(1)AD 1所在直线与平面BCC 1的位置关系是 ;(2)平面A 1BC 1与平面ABCD 的位置关系是 ;4、如果直线l 在平面α外,那么直线l 与平面α( )A .没有公共点B .至多有一个公共点C .至少有一个公共点D .有且只有一个公共点5、以下四个命题:其中正确的是( ) A .①② B .②③ C .③④ D .①③ ①三个平面最多可以把空间分成八部分;②若直线⊂a 平面α,直线⊂b 平面β,则“a 与b 相交”等价于“α与β相交”;③若l =⋂βα,直线⊂a 平面α,直线⊂b 平面β,且P b a =⋂,则l P ∈;④若n 条直线中任意两条共面,则它们共面,6、若一条直线上有两点到一个平面的距离相等,那么这条直线和这个平面的位置关系是( )A .在平面内B .相交C .平行D .以上均有可能7、若直线m 不平行于平面α,且α⊄m ,则下列结论中正确的是( )A .α内的所有直线与m 异面B .α内不存在与m 平行的直线C .α内存在唯一一条直线与m 平行D .α内的直线与m 都相交8、在长方体ABCD —A 1B 1C 1D 1的六个表面与六个对角面(面AA 1C 1C ,面BB 1D 1D ,面ABC 1D 1,面ADC 1B 1,面A 1BCD 1及面A 1B 1CD )所在平面中,与棱AA 1平行的平面共有( )A .2个B .3个C .4个D .5个9、两条直线都与一个平面平行,则这两条直线的位置关系是( )A .平行B .相交C .异面D .以上均有可能10、下列命题:其中正确的个数是( )A .0 B .1 C .2 D .3①如果一条直线与一个平面平行,那么这条直线与平面内的任意一条直线平行;②如果一条直线与一个平面相交,那么这条直线与平面内的无数条直线异面;③过平面外一点有且只有一条直线与平面平行;④一条直线上有两点到一个平面的距离相等,则这条直线平行于这个平面,11、下列命题中正确的个数是( )A .1 B .2 C .3 D .4①四边相等的四边形是菱形;②若四边形有两个对角都是直角,则这个四边形是圆内接四边形; ③“直线不在平面内”的等价说法是“直线上至多有一个点在平面内”;④若两平面有一条公共直线,则这两个平面的所有公共点都在这条公共直线上;12、若P 是两条异面直线l 、m 外的任意一点,则( )A .过点P 有且仅有一条直线与l 、m 都平行B .过点P 有且仅有一条直线与l 、m 都垂直C .过点P 有且仅有一条直线与l 、m 都相交D .过点P 有且仅有一条直线与l 、m 都异面13、与两个相交平面的交线平行的直线和这两个平面的位置关系是14、经过平面外两点可作这个平面的平行平面的个数是15、设有不同的直线a ,b 和不同的平面γβα,,,给出下列三个命题:其中正确命题的序号是 ①若a ∥α,b ∥α,则a ∥b ;②若a ∥α,a ∥β,则α∥β;③若α∥β,β∥γ,则α∥γ。
空间点线面之间的位置关系
空间点线面之间的位置关系一、平面1.平面的概念:平面是一个不加定义,只需理解的原始概念.立体几何里所说的的平面是从现实生活中常见的平面抽象出来的.常见的桌面、平静的水面等都给我们以平面的局部形象.平面是理想的、绝对的平且无大小,无厚度,不可度量. 2.平面的表示方法:(1)一个平面: 当平面是水平放置的时候,通常把平行四边形的锐角 画成45,横边画成邻边的2倍长,如右图. (2)两个相交平面:画两个相交平面时,通常要化出它们的交线,当一个平面的一部分被另一个平面遮住,应把被遮住部分的线段画成虚线或不画(如下图)3. 运用集合观点准确使用图形语言、符号语言和文字语言空间图形的基本元素是点、直线、平面从运动的观点看,点动成线,线动成面,从而可以把直线、平面看成是点的集合,因此还可借用集合中的符号语言来表示点、线、面的基本位置关系如下表所示:b A =a α⊂α=∅ αBAβαABαβαβBAAβαBAα=l β= 二、平面的基本性质1. 公理1 如果一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内推理模式:A AB B ααα∈⎫⇒⊂⎬∈⎭. 如图示: 或者:∵,A B αα∈∈,∴AB α⊂ 公理1的作用:①判定直线是否在平面内;②判定点是否在平面内; ③检验面是否是平面.2. 公理2 经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面推理模式:,, ,,,,A B C A B C A B C ααβ⎫⎪∈⇒⎬⎪∈⎭不共线与β重合或者:∵,,A B C 不共线,∴存在唯一的平面α,使得,,A B C α∈. 推论1:经过一条直线和这条直线外的一点,有且只有一个平面; 推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面; 推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面.(1)以上是确定平面的四个不同的条件,是判断两个平面重合的依据,是证明点线共面的依据,也是作截面、辅助面的依据.(2)“有且只有一个”的含义要准确理解.这里的“有”是说图形的存在,“只有一个”是说图形唯一.因此,在证明有关这类语句的命题时,要从“存在性”和“唯一性”两方面来论证. 2. 公理3 如果两个不重合的平面有一个公共点,有且只有一条过该点的公共直线推理模式:A A l A ααββ∈⎫⇒∈=⎬∈⎭如图示:或者:∵,A A αβ∈∈,∴,l A l αβ=∈公理3的作用:(1)判断两个平面是否相交及交线位置; (2)判断点是否在线上 1、证明空间三点共线问题通常证明这些点都在两个平面的交线上,即先确定出某两点在两个平面的交线上,再证明第三点既在第一个平面内,又在第二个平面内。
高三数学 空间点线面之间的位置关系
课堂互动讲练
【名师点评】 题中是先说明D1、 E、F确定一平面,再说明B在所确定 的平面内,也可证明D1E∥BF,从而 说明四点共面.
课堂互动讲练
考点四 异面直线的判定
证明两直线为异面直线的方法: 1.定义法(不易操作). 2.反证法:先假设两条直线不 是异面直线,即两直线平行或相交, 由假设的条件出发,经过严密的推理, 导出矛盾,从而否定假设肯定两条直 线异面.此法在异面直线的判定中经 常用到.
A.A∈l,A∈α,B∈l, B∈α⇒l⊂α
B.A∈α,A∈β,B∈α, B∈β⇒a∩β=AB
C.l⊄α,A∈l⇒A∉α D.A∈α,A∈l,l⊄α⇒l∩α=A 答案:C
三基能力强化
4.如图所示,在正方体ABCD-
A1B1C1D1中,异面直线AC与B1C1
所成的角为
.
答案:45°
5.三条直线两两相交,可以确 定3进一步反映了平面的延展 性.其作用是:(1)判定两平面相交;(2) 作两平面相交的交线(当知道两个平面 的两个公共点时,这两点的连线就是交 线);(3)证明多点共线(如果几个点都是 某两个平面的公共点,则这几个点都在 这两个平面的交线上).
随堂即时巩固
点击进入
课时活页训练
PQ、CB的延长线交于M,RQ、DB的延
长线交于N,RP、DC的延长线交于K.求
证:M、N、K三点共线.
课堂互动讲练
【思路点拨】 要证明M、N、K 三点共线,由公理3可知,只要证明M、 N、K都在平面BCD与平面PQR的交 线上即可.
课堂互动讲练
【证明】
PQ∩CB=M
RQ∩DB=N⇒
RP∩DC=K
课堂互动讲练
解:选取平面BCF,该 平面有以下两个特点:①该 平面包含直线CF;②该平面 与DE相交于点E.在平面BCF 中,过点E作CF的平行线交 BF于点N,连结ND,可以看 出:EN与ED所成的角即为 异面直线FC与ED所成的角. 10分
2018版高考数学理江苏专用大一轮复习讲义教师版文档第
1.直线与平面垂直 (1)定义如果直线l 与平面α内的任意一条直线都垂直,则直线l 与平面α垂直. (2)判定定理与性质定理2.直线和平面所成的角 (1)定义平面的一条斜线与它在这个平面内的射影所成的锐角,叫做这条直线与这个平面所成的角.若一条直线垂直于平面,它们所成的角是直角,若一条直线与平面平行或在平面内,它们所成的角是0°的角. (2)范围:[0,π2].3.平面与平面垂直 (1)二面角的有关概念①二面角:一条直线和由这条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角;②二面角的平面角:以二面角的棱上任意一点为端点,在两个面内分别作垂直于棱的射线,这两条射线所成的角叫做二面角的平面角. (2)平面和平面垂直的定义如果两个平面所成的二面角是直二面角,就说这两个平面互相垂直. (3)平面与平面垂直的判定定理与性质定理【知识拓展】 重要结论(1)若两平行线中的一条垂直于一个平面,则另一条也垂直于这个平面.(2)若一条直线垂直于一个平面,则它垂直于这个平面内的任何一条直线(证明线线垂直的一个重要方法).(3)垂直于同一条直线的两个平面平行.(4)一条直线垂直于两平行平面中的一个,则这一条直线与另一个平面也垂直.【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)直线l 与平面α内的无数条直线都垂直,则l ⊥α.( × ) (2)垂直于同一个平面的两平面平行.( × ) (3)直线a ⊥α,b ⊥α,则a ∥b .( √ ) (4)若α⊥β,a ⊥β⇒a ∥α.( × )(5)若直线a ⊥平面α,直线b ∥α,则直线a 与b 垂直.( √ )1.(教材改编)下列命题中正确的是________.①如果平面α⊥平面β,且直线l ∥平面α,则直线l ⊥平面β; ②如果平面α⊥平面β,那么平面α内一定存在直线平行于平面β;③如果平面α不垂直于平面β,那么平面α内一定不存在直线垂直于平面β;④如果平面α⊥平面γ,平面β⊥平面γ,α∩β=l,那么l⊥γ.答案②③④解析根据面面垂直的性质,知①不正确,直线l可能平行平面β,也可能在平面β内,②③④正确.2.设平面α与平面β相交于直线m,直线a在平面α内,直线b在平面β内,且b⊥m,则“α⊥β”是“a⊥b”的____________条件.答案充分不必要解析若α⊥β,因为α∩β=m,b⊂β,b⊥m,所以根据两个平面垂直的性质定理可得b⊥α,又a⊂α,所以a⊥b;反过来,当a∥m时,因为b⊥m,且a,m共面,一定有b⊥a,但不能保证b⊥α,所以不能推出α⊥β.3.(2016·宿迁质检)对于四面体ABCD,给出下列四个命题:①若AB=AC,BD=CD,则BC⊥AD;②若AB=CD,AC=BD,则BC⊥AD;③若AB⊥AC,BD⊥CD,则BC⊥AD;④若AB⊥CD,AC⊥BD,则BC⊥AD.其中为真命题的是________.答案①④解析①如图,取BC的中点M,连结AM,DM,由AB=AC⇒AM⊥BC,同理DM⊥BC⇒BC⊥平面AMD,而AD⊂平面AMD,故BC⊥AD.④设A在平面BCD内的射影为O,连结BO,CO,DO,由AB⊥CD⇒BO⊥CD,由AC⊥BD⇒CO⊥BD⇒O为△BCD的垂心⇒DO⊥BC⇒AD⊥BC.4.(2016·徐州模拟)α、β是两个不同的平面,m、n是平面α及平面β之外的两条不同的直线,给出四个论断:①m⊥n;②α⊥β;③n⊥β;④m⊥α,以其中三个论断作为条件,剩余的一个论断作为结论,写出你认为正确的一个命题:_______________________________.答案可填①③④⇒②与②③④⇒①中的一个5.(教材改编)在三棱锥P-ABC中,点P在平面ABC中的射影为点O.(1)若P A=PB=PC,则点O是△ABC的________心.(2)若P A⊥PB,PB⊥PC,PC⊥P A,则点O是△ABC的________心.答案(1)外(2)垂解析(1)如图1,连结OA,OB,OC,OP,在Rt △POA 、Rt △POB 和Rt △POC 中,P A =PC =PB , 所以OA =OB =OC ,即O 为△ABC 的外心.(2)如图2,延长AO ,BO ,CO ,分别交BC ,AC ,AB 于H ,D ,G . ∵PC ⊥P A ,PB ⊥PC ,P A ∩PB =P ,∴PC ⊥平面P AB ,AB ⊂平面P AB ,∴PC ⊥AB , 又AB ⊥PO ,PO ∩PC =P , ∴AB ⊥平面PGC , 又CG ⊂平面PGC ,∴AB ⊥CG ,即CG 为△ABC 边AB 的高. 同理可证BD ,AH 为△ABC 底边上的高, 即O 为△ABC 的垂心.题型一 直线与平面垂直的判定与性质例1 如图,菱形ABCD 的对角线AC 与BD 交于点O ,AB =5,AC =6,点E ,F 分别在AD ,CD 上,AE =CF =54,EF 交BD 于点H .将△DEF 沿EF 折到△D ′EF 的位置.OD ′=10.证明:D ′H ⊥平面ABCD .证明 由已知得AC ⊥BD ,AD =CD . 又由AE =CF 得AE AD =CFCD ,故AC ∥EF .因此EF ⊥HD ,从而EF ⊥D ′H .由AB =5,AC =6得DO =BO =AB 2-AO 2=4.由EF ∥AC 得OH DO =AE AD =14.所以OH =1,D ′H =DH =3.于是D ′H 2+OH 2=32+12=10=D ′O 2,故D ′H ⊥OH . 又D ′H ⊥EF ,而OH ∩EF =H ,且OH ,EF ⊂平面ABCD , 所以D ′H ⊥平面ABCD .思维升华 证明线面垂直的常用方法及关键(1)证明直线和平面垂直的常用方法有:①判定定理;②垂直于平面的传递性(a ∥b ,a ⊥α⇒b ⊥α);③面面平行的性质(a ⊥α,α∥β⇒a ⊥β);④面面垂直的性质.(2)证明线面垂直的关键是证线线垂直,而证明线线垂直则需借助线面垂直的性质.因此,判定定理与性质定理的合理转化是证明线面垂直的基本思想.(2015·江苏)如图,在直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,已知AC ⊥BC ,BC =CC 1.设AB 1的中点为D ,B 1C ∩BC 1=E .求证:(1)DE ∥平面AA 1C 1C ; (2)BC 1⊥AB 1.证明 (1)由题意知,E 为B 1C 的中点, 又D 为AB 1的中点,因此DE ∥AC .又因为DE ⊄平面AA 1C 1C ,AC ⊂平面AA 1C 1C , 所以DE ∥平面AA 1C 1C .(2)因为棱柱ABC-A 1B 1C 1是直三棱柱, 所以CC 1⊥平面ABC . 因为AC ⊂平面ABC , 所以AC ⊥CC 1.又因为AC ⊥BC ,CC 1⊂平面BCC 1B 1, BC ⊂平面BCC 1B 1,BC ∩CC 1=C , 所以AC ⊥平面BCC 1B 1. 又因为BC 1⊂平面BCC 1B 1, 所以BC 1⊥AC .因为BC =CC 1,所以矩形BCC 1B 1是正方形,因此BC 1⊥B 1C .因为AC ,B 1C ⊂平面B 1AC ,AC ∩B 1C =C , 所以BC 1⊥平面B 1AC . 又因为AB 1⊂平面B 1AC , 所以BC 1⊥AB 1.题型二 平面与平面垂直的判定与性质例2 如图,四棱锥P -ABCD 中,AB ⊥AC ,AB ⊥P A ,AB ∥CD ,AB =2CD ,E ,F ,G ,M ,N 分别为PB ,AB ,BC ,PD ,PC 的中点.(1)求证:CE ∥平面P AD ; (2)求证:平面EFG ⊥平面EMN .证明 (1)方法一 取P A 的中点H ,连结EH ,DH .又E 为PB 的中点, 所以EH 綊12AB .又CD 綊12AB ,所以EH 綊CD .所以四边形DCEH 是平行四边形,所以CE ∥DH . 又DH ⊂平面P AD ,CE ⊄平面P AD . 所以CE ∥平面P AD . 方法二 连结CF .因为F 为AB 的中点, 所以AF =12AB .又CD =12AB ,所以AF =CD .又AF ∥CD ,所以四边形AFCD 为平行四边形. 因此CF ∥AD ,又CF ⊄平面P AD ,AD ⊂平面P AD , 所以CF ∥平面P AD .因为E ,F 分别为PB ,AB 的中点,所以EF ∥P A . 又EF ⊄平面P AD ,P A ⊂平面P AD , 所以EF ∥平面P AD .因为CF ∩EF =F ,故平面CEF ∥平面P AD . 又CE ⊂平面CEF ,所以CE ∥平面P AD .(2)因为E 、F 分别为PB 、AB 的中点,所以EF ∥P A . 又因为AB ⊥P A ,所以EF ⊥AB ,同理可证AB ⊥FG .又因为EF ∩FG =F ,EF ⊂平面EFG ,FG ⊂平面EFG . 所以AB ⊥平面EFG .又因为M ,N 分别为PD ,PC 的中点, 所以MN ∥CD ,又AB ∥CD ,所以MN ∥AB , 所以MN ⊥平面EFG .又因为MN ⊂平面EMN ,所以平面EFG ⊥平面EMN . 引申探究1.在本例条件下,证明:平面EMN ⊥平面P AC . 证明 因为AB ⊥P A ,AB ⊥AC ,且P A ∩AC =A ,P A ⊂平面P AC ,AC ⊂平面P AC , 所以AB ⊥平面P AC .又MN ∥CD ,CD ∥AB ,所以MN ∥AB , 所以MN ⊥平面P AC . 又MN ⊂平面EMN , 所以平面EMN ⊥平面P AC .2.在本例条件下,证明:平面EFG ∥平面P AC . 证明 因为E ,F ,G 分别为PB ,AB ,BC 的中点, 所以EF ∥P A ,FG ∥AC ,又EF⊄平面P AC,P A⊂平面P AC,所以EF∥平面P AC.同理,FG∥平面P AC.又EF∩FG=F,所以平面EFG∥平面P AC.思维升华(1)判定面面垂直的方法①面面垂直的定义;②面面垂直的判定定理(a⊥β,a⊂α⇒α⊥β).(2)在已知平面垂直时,一般要用性质定理进行转化.在一个平面内作交线的垂线,转化为线面垂直,然后进一步转化为线线垂直.(2016·江苏)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,D,E分别为AB,BC的中点,点F在侧棱B1B上,且B1D⊥A1F,A1C1⊥A1B1.求证:(1)直线DE∥平面A1C1F;(2)平面B1DE⊥平面A1C1F.证明(1)由已知,DE为△ABC的中位线,∴DE∥AC,又由三棱柱的性质可得AC∥A1C1,∴DE∥A1C1,又∵DE⊄平面A1C1F,A1C1⊂平面A1C1F,∴DE∥平面A1C1F.(2)在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥平面A1B1C1,∴AA1⊥A1C1,又∵A1B1⊥A1C1,且A1B1∩AA1=A1,A1B1,AA1⊂平面ABB1A1,∴A1C1⊥平面ABB1A1,∵B1D⊂平面ABB1A1,∴A1C1⊥B1D,又∵A1F⊥B1D,且A1F∩A1C1=A1,A1F,A1C1⊂平面A1C1F,∴B1D⊥平面A1C1F,又∵B1D⊂平面B1DE,∴平面B 1DE ⊥平面A 1C 1F .题型三 垂直关系中的探索性问题例3 如图,在三棱台ABC -DEF 中,CF ⊥平面DEF ,AB ⊥BC .(1)设平面ACE ∩平面DEF =a ,求证:DF ∥a ;(2)若EF =CF =2BC ,试问在线段BE 上是否存在点G ,使得平面DFG ⊥平面CDE ?若存在,请确定G 点的位置;若不存在,请说明理由.(1)证明 在三棱台ABC -DEF 中,AC ∥DF ,AC ⊂平面ACE ,DF ⊄平面ACE ,∴DF ∥平面ACE .又∵DF ⊂平面DEF ,平面ACE ∩平面DEF =a , ∴DF ∥a .(2)解 线段BE 上存在点G ,且BG =13BE ,使得平面DFG ⊥平面CDE .证明如下:取CE 的中点O ,连结FO 并延长交BE 于点G , 连结GD ,GF ∵CF =EF ,∴GF ⊥CE . 在三棱台ABC -DEF 中,AB ⊥BC ⇒DE ⊥EF . 由CF ⊥平面DEF ⇒CF ⊥DE .又CF ∩EF =F ,∴DE ⊥平面CBEF ,∴DE ⊥GF .⎭⎪⎬⎪⎫GF ⊥CEGF ⊥DE CE ∩DE =E ⇒GF ⊥平面CDE .又GF ⊂平面DFG , ∴平面DFG ⊥平面CDE .此时,如平面图所示,延长CB ,FG 交于点H , ∵O 为CE 的中点,EF =CF =2BC , 由平面几何知识易证△HOC ≌△FOE , ∴HB =BC =12EF .由△HGB ∽△FGE 可知BG GE =12,即BG =13BE .思维升华 同“平行关系中的探索性问题”的规律方法一样,一般是先探求点的位置,多为线段的中点或某个三等分点,然后给出符合要求的证明.(2016·北京东城区模拟)如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,侧棱AA 1⊥底面ABC ,M 为棱AC 的中点.AB =BC ,AC =2,AA 1= 2.(1)求证:B 1C ∥平面A 1BM ; (2)求证:AC 1⊥平面A 1BM ;(3)在棱BB 1上是否存在点N ,使得平面AC 1N ⊥平面AA 1C 1C ?如果存在,求此时BNBB 1的值;如果不存在,请说明理由.(1)证明 连结AB 1与A 1B ,两线交于O 点,连结OM ,在△B 1AC 中,∵M ,O 分别为AC ,AB 1中点, ∴OM ∥B 1C ,又∵OM ⊂平面A 1BM ,B 1C ⊄平面A 1BM , ∴B 1C ∥平面A 1BM .(2)证明 ∵侧棱AA 1⊥底面ABC ,BM ⊂平面ABC , ∴AA 1⊥BM ,又∵M 为棱AC 中点,AB =BC ,∴BM ⊥AC . ∵AA 1∩AC =A ,∴BM ⊥平面ACC 1A 1, ∴BM ⊥AC 1. ∵AC =2,∴AM =1.又∵AA 1=2,∴在Rt △ACC 1和Rt △A 1AM 中, tan ∠AC 1C =tan ∠A 1MA = 2. ∴∠AC 1C =∠A 1MA ,即∠AC 1C +∠C 1AC =∠A 1MA +∠C 1AC =90°, ∴A 1M ⊥AC 1.∵BM ∩A 1M =M ,∴AC 1⊥平面A 1BM . (3)解 当点N 为BB 1中点,即BN BB 1=12时,平面AC 1N ⊥平面AA 1C 1C . 证明如下:设AC 1中点为D ,连结DM ,DN .∵D ,M 分别为AC 1,AC 中点, ∴DM ∥CC 1,且DM =12CC 1.又∵N 为BB 1中点,∴DM ∥BN ,且DM =BN , ∴MBND 为平行四边形,∴BM ∥DN , ∵BM ⊥平面ACC 1A 1,∴DN ⊥平面ACC 1A 1. 又∵DN ⊂平面AC 1N ,∴平面AC 1N ⊥平面AA 1C 1C .17.立体几何证明问题中的转化思想典例(14分)如图所示,M,N,K分别是正方体ABCD—A1B1C1D1的棱AB,CD,C1D1的中点.求证:(1)AN∥平面A1MK;(2)平面A1B1C⊥平面A1MK.思想方法指导(1)线面平行、垂直关系的证明问题的指导思想是线线、线面、面面关系的相互转化,交替使用平行、垂直的判定定理和性质定理;(2)线线关系是线面关系、面面关系的基础.证明过程中要注意利用平面几何中的结论,如证明平行时常用的中位线、平行线分线段成比例;证明垂直时常用的等腰三角形的中线等;(3)证明过程一定要严谨,使用定理时要对照条件、步骤书写要规范.规范解答证明(1)如图所示,连结NK.在正方体ABCD—A1B1C1D1中,∵四边形AA1D1D,DD1C1C都为正方形,∴AA1∥DD1,AA1=DD1,C1D1∥CD,C1D1=CD. [2分]∵N,K分别为CD,C1D1的中点,∴DN∥D1K,DN=D1K,∴四边形DD1KN为平行四边形,[3分]∴KN∥DD1,KN=DD1,∴AA1∥KN,AA1=KN,∴四边形AA1KN为平行四边形,∴AN∥A1K. [4分]∵A1K⊂平面A1MK,AN⊄平面A1MK,∴AN∥平面A1MK. [6分](2)如图所示,连结BC1.在正方体ABCD—A1B1C1D1中,AB∥C1D1,AB=C1D1.∵M,K分别为AB,C1D1的中点,∴BM∥C1K,BM=C1K,∴四边形BC1KM为平行四边形,∴MK∥BC1. [8分]在正方体ABCD—A1B1C1D1中,A1B1⊥平面BB1C1C,BC1⊂平面BB1C1C,∴A1B1⊥BC1.∵MK∥BC1,∴A1B1⊥MK.∵四边形BB1C1C为正方形,∴BC1⊥B1C.∴MK⊥B1C. [12分]∵A1B1⊂平面A1B1C,B1C⊂平面A1B1C,A1B1∩B1C=B1,∴MK⊥平面A1B1C.又∵MK⊂平面A1MK,∴平面A1B1C⊥平面A1MK. [14分]1.若平面α⊥平面β,平面α∩平面β=直线l,则下列命题正确的有________.①垂直于平面β的平面一定平行于平面α;②垂直于直线l的直线一定垂直于平面α;③垂直于平面β的平面一定平行于直线l;④垂直于直线l的平面一定与平面α,β都垂直.答案④解析对于①,垂直于平面β的平面与平面α平行或相交,故①错误;对于②,垂直于直线l的直线与平面α垂直、斜交、平行或在平面α内,故②错误;对于③,垂直于平面β的平面与直线l平行或相交,故③错误;易知④正确.2.(2016·常州模拟)设m、n是两条不同的直线,α、β是两个不同的平面,则下列命题正确的是________.①若m⊥n,n∥α,则m⊥α;②若m∥β,β⊥α,则m⊥α;③若m⊥β,n⊥β,n⊥α,则m⊥α;④若m⊥n,n⊥β,β⊥α,则m⊥α.答案③解析①中,由m⊥n, n∥α,可得m⊂α或m∥α或m与α相交,错误;②中,由m∥β,β⊥α,可得m⊂α或m∥α或m与α相交,错误;③中,由m⊥β,n⊥β,可得m∥n,又n⊥α,则m⊥α,正确;④中,由m⊥n,n⊥β,β⊥α,可得m与α相交或m⊂α或m∥α,错误.3.(2016·无锡模拟)如图,在斜三棱柱ABC-A1B1C1中,∠BAC=90°,BC1⊥AC,则C1在底面ABC上的射影H必在直线________上.答案AB解析由AC⊥AB,AC⊥BC1,∴AC⊥平面ABC1.又∵AC⊂平面ABC,∴平面ABC1⊥平面ABC.∴C1在平面ABC上的射影H必在两平面交线AB上.4.如图,三棱柱ABC-A1B1C1中,侧棱AA1垂直底面A1B1C1,底面三角形A1B1C1是正三角形,E是BC中点,则下列叙述正确的是________.①CC1与B1E是异面直线;②AC⊥平面ABB1A1;③AE与B1C1是异面直线,且AE⊥B1C1;④A1C1∥平面AB1E.答案③解析①不正确,因为CC1与B1E在同一个侧面中,故不是异面直线;②不正确,由题意知,上底面ABC是一个正三角形,故不可能存在AC⊥平面ABB1A1;③正确,因为AE,B1C1为在两个平行平面中且不平行的两条直线,故它们是异面直线;④不正确,因为A1C1所在的平面与平面AB1E相交,且A1C1与交线有公共点,故A1C1∥平面AB1E不正确.5.如图,以等腰直角三角形ABC的斜边BC上的高AD为折痕,把△ABD和△ACD折成互相垂直的两个平面后,某学生得出下列四个结论:①BD⊥AC;②△BAC是等边三角形;③三棱锥D-ABC是正三棱锥;④平面ADC⊥平面ABC.其中正确的是________.答案①②③解析由题意知,BD⊥平面ADC,故BD⊥AC,①正确;AD为等腰直角三角形斜边BC上的高,平面ABD⊥平面ACD,所以AB=AC=BC,△BAC是等边三角形,②正确;易知DA =DB=DC,又由②知③正确;由①知④错.6.如图所示,直线P A垂直于⊙O所在的平面,△ABC内接于⊙O,且AB为⊙O的直径,点M为线段PB的中点.现有结论:①BC⊥PC;②OM∥平面APC;③点B到平面P AC的距离等于线段BC的长.其中正确的是________.答案①②③解析对于①,∵P A⊥平面ABC,∴P A⊥BC,∵AB为⊙O的直径,∴BC⊥AC,∴BC⊥平面P AC,又PC⊂平面P AC,∴BC⊥PC;对于②,∵点M为线段PB的中点,∴OM∥P A,∵P A⊂平面P AC,OM⊄平面P AC,∴OM∥平面P AC;对于③,由①知BC⊥平面P AC,∴线段BC的长即是点B到平面P AC的距离,故①②③都正确.7.(2016·镇江模拟)已知a、b、l表示三条不同的直线,α、β、γ表示三个不同的平面,有下列四个命题:①若α∩β=a,β∩γ=b,且a∥b,则α∥γ;②若a、b相交,且都在α、β外,a∥α,a∥β,b∥α,b∥β,则α∥β;③若α⊥β,α∩β=a,b⊂β,a⊥b,则b⊥α;④若a⊂α,b⊂α,l⊥a,l⊥b,则l⊥α.其中正确命题的序号是________.答案②③解析在三棱柱中,三条侧棱互相平行,但三个侧面所在平面两两相交,故①错误;因为a、b相交,假设其确定的平面为γ,根据a∥α,b∥α,可得γ∥α,同理可得γ∥β,因此α∥β,②正确;由两平面垂直,在一个平面内垂直于交线的直线和另一个平面垂直,易知③正确;当且仅当a、b相交时结论正确,④错误.8.如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,侧棱长为2,AC=BC=1,∠ACB=90°,D是A1B1的中点,F是BB1上的动点,AB1,DF交于点E.要使AB1⊥平面C1DF,则线段B1F的长为________.答案 12解析 设B 1F =x ,因为AB 1⊥平面C 1DF ,DF ⊂平面C 1DF , 所以AB 1⊥DF . 由已知可得A 1B 1=2,设Rt △AA 1B 1斜边AB 1上的高为h , 则DE =12h .又2×2=h 22+(2)2, 所以h =233,DE =33.在Rt △DB 1E 中, B 1E =(22)2-(33)2=66. 由面积相等得66× x 2+(22)2=22x , 得x =12.9.如图,P A ⊥圆O 所在的平面,AB 是圆O 的直径,C 是圆O 上的一点,E ,F 分别是点A 在PB ,PC 上的射影,给出下列结论:①AF ⊥PB ;②EF ⊥PB ;③AF ⊥BC ;④AE ⊥平面PBC . 其中正确结论的序号是________. 答案 ①②③解析 由题意知P A ⊥平面ABC ,∴P A ⊥BC . 又AC ⊥BC ,且P A ∩AC =A , ∴BC ⊥平面P AC ,∴BC ⊥AF . ∵AF ⊥PC ,且BC ∩PC =C ,∴AF ⊥平面PBC ,∴AF ⊥PB ,又AE ⊥PB ,AE ∩AF =A , ∴PB ⊥平面AEF ,∴PB ⊥EF . 故①②③正确.10.如图,在直二面角α-MN -β中,等腰直角三角形ABC 的斜边BC ⊂α,一直角边AC ⊂β,BC 与β所成角的正弦值为64,则AB 与β所成的角是________.答案 π3解析 如图所示,作BH ⊥MN 于点H,连结AH ,则BH ⊥β,∠BCH 为BC 与β所成的角. ∵sin ∠BCH =64=BH BC, 设BC =1,则BH =64. ∵△ABC 为等腰直角三角形,∴AC =AB =22, ∴AB 与β所成的角为∠BAH . ∴sin ∠BAH =BH AB =6422=32,∴∠BAH =π3.11.(2016·四川)如图,在四棱锥P ABCD 中,P A ⊥CD ,AD ∥BC ,∠ADC =∠P AB =90°,BC =CD =12AD .(1)在平面P AD 内找一点M ,使得直线CM ∥平面P AB ,并说明理由; (2)证明:平面P AB ⊥平面PBD .(1)解 取棱AD 的中点M (M ∈平面P AD ),点M 即为所求的一个点,理由如下:连结BM ,CM .因为AD ∥BC ,BC =12AD ,所以BC ∥AM ,且BC =AM ,所以四边形AMCB 是平行四边形,从而CM ∥AB . 又AB ⊂平面P AB ,CM ⊄平面P AB . 所以CM ∥平面P AB .(说明:取棱PD 的中点N ,则所找的点可以是直线MN 上任意一点) (2)证明 由已知,P A ⊥AB ,P A ⊥CD . 因为AD ∥BC ,BC =CD =12AD ,所以直线AB 与CD 相交, 所以P A ⊥平面ABCD , 从而P A ⊥BD .又BC ∥MD ,且BC =MD . 所以四边形BCDM 是平行四边形, 所以BM =CD =12AD ,所以BD ⊥AB .又AB ∩AP =A ,所以BD ⊥平面P AB . 又BD ⊂平面PBD , 所以平面P AB ⊥平面PBD .12.如图所示,四边形ABCD 是平行四边形,平面AED ⊥平面ABCD ,EF ∥AB ,AB =2,BC =EF =1,AE =6,DE =3,∠BAD =60°,G 为BC 的中点.(1)求证:FG ∥平面BED ; (2)求证:平面BED ⊥平面AED ; (3)求直线EF 与平面BED 所成角的正弦值. (1)证明 如图,取BD 的中点O ,连结OE ,OG .在△BCD 中,因为G 是BC 的中点, 所以OG ∥DC 且OG =12DC =1.又因为EF ∥AB ,AB ∥DC , 所以EF ∥OG 且EF =OG ,所以四边形OGFE 是平行四边形,所以FG ∥OE . 又FG ⊄平面BED ,OE ⊂平面BED , 所以FG ∥平面BED .(2)证明 在△ABD 中,AD =1,AB =2,∠BAD =60°, 由余弦定理可得BD =3,进而∠ADB =90°, 即BD ⊥AD .又因为平面AED ⊥平面ABCD ,BD ⊂平面ABCD , 平面AED ∩平面ABCD =AD , 所以BD ⊥平面AED . 又因为BD ⊂平面BED , 所以平面BED ⊥平面AED .(3)解 因为EF ∥AB ,所以直线EF 与平面BED 所成的角即为直线AB 与平面BED 所成的角.过点A 作AH ⊥DE 于点H ,连结BH . 又平面BED ∩平面AED =ED , 由(2)知AH ⊥平面BED ,所以直线AB 与平面BED 所成的角即为∠ABH . 在△ADE 中,AD =1,DE =3,AE =6,由余弦定理得cos ∠ADE =23,所以sin ∠ADE =53,因此,AH =AD ·sin ∠ADE =53. 在Rt △AHB 中,sin ∠ABH =AH AB =56. 所以直线EF 与平面BED 所成角的正弦值为56. 13.在直角梯形SBCD 中,∠D =∠C =π2,BC =CD =2,SD =4,A 为SD 的中点,如图(1)所示,将△SAB 沿AB 折起,使SA ⊥AD ,点E 在SD 上,且SE =13SD ,如图(2)所示.(1)求证:SA ⊥平面ABCD ; (2)求二面角E -AC -D 的正切值. (1)证明 由题意,知SA ⊥AB , 又SA ⊥AD ,AB ∩AD =A , 所以SA ⊥平面ABCD .(2)解 在AD 上取一点O ,使AO =13AD ,连结EO ,如图所示.又SE =13SD ,所以EO ∥SA .所以EO ⊥平面ABCD .过O 作OH ⊥AC 交AC 于H ,连结EH ,则AC ⊥平面EOH , 所以AC ⊥EH ,所以∠EHO 为二面角E -AC -D 的平面角.已知EO =23SA =43. 在Rt △AHO 中,∠HAO =45°,OH =AO ·sin 45°=23×22=23. tan ∠EHO =EO OH =22,即二面角E -AC -D 的正切值为2 2.。
点线面之间的位置关系的知识点总结
高中空间点线面之间位置关系知识点总结第二章 直线与平面的位置关系2.1空间点、直线、平面之间的位置关系2.1.11 平面含义:平面是无限延展的2 平面的画法及表示(1)平面的画法:水平放置的平面通常画成一个平行四边形,锐角画成450,且横边画成邻边的2倍长(如图)(2)平面通常用希腊字母α、β、γ等表示,如平面α、平面β等,也可以用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面AC 、平面ABCD 等。
3 三个公理:(1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内 符号表示为A ∈LB ∈L => L α A ∈α B ∈α公理1作用:判断直线是否在平面内(2)公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面。
符号表示为:A 、B 、C 三点不共线 => 有且只有一个平面α, 使A ∈α、B ∈α、C ∈α。
公理2作用:确定一个平面的依据。
(3)公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线。
符号表示为:P ∈α∩β =>α∩β=L ,且P ∈L 公理3作用:判定两个平面是否相交的依据2.1.2 空间中直线与直线之间的位置关系1 空间的两条直线有如下三种关系:相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点;平行直线:同一平面内,没有公共点;异面直线: 不同在任何一个平面内,没有公共点同一条直线的两条直线互相平行。
符号表示为:设a 、b 、c 是三条直线 a ∥b 。
2 公理4:平行于 c ∥b强调:公理4实质上是说平行具有传递性,在平面、空间这个性质都适用。
公理4作用:判断空间两条直线平行的依据。
3 等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补4 注意点:① a'与b'所成的角的大小只由a 、b 的相互位置来确定,与O 的选择无关,为简便,点O 一般取在两直线中的一条上; ② 两条异面直线所成的角θ∈(0, );③ 当两条异面直线所成的角是直角时,我们就说这两条异面直线互相垂直,记作a ⊥b ;D CBAα LA·α C ·B·A · α P· αLβ 共面直线=>a ∥c2④两条直线互相垂直,有共面垂直与异面垂直两种情形;⑤计算中,通常把两条异面直线所成的角转化为两条相交直线所成的角。
立体几何——点线面的关系
第二部分点、线、平面之间的位置关系第一讲空间点、直线、平面之间的位置关系一、导入1. 正确理解平面的儿何概念,掌握平面的基本性质;2 .熟练掌握三种数学语言的转换与翻译,熟练点线面关系符号语言的书写:;3. 结合图形理解空间中直线与平面、平面与平面之间的位置关系;4 .进一步熟悉文字语言、图形语言、符号语言的相互转换;5 .进一步培养学生的空间想象和全面思考问题的能力.二、知识点梳理(一)平面的表示方法1. 平面是无限延伸的,但常用平面的一部分来表示平面.2.画法:常用平彳二四边形3.1 • (标记在角上)②平面A BCD ③平面A C或平面BD注意:(1)平面的两个特征:①无限延伸②平的(没有厚度)(2)一条直线把平面分成两部分,一个平面把空间分成两部分(二)点、线、面的基本位置关系(1)符号表示:点A、线a、面a(2)集合关系:A e a, A e a,a u a例1判断下列各题的说法正确与否,在正确的说法的题号后打否则打X1、一个平面长4米,宽2米;()2、平面有边界;()3、一个平面的面积是2 5 cnr :4、一个平面可以把空间分成两部分・()例2如图,用符号表示以下各概念:①点力、B在直线*上;②直线a在平面a内;点C在平面01内;③点O不在平面0C内;直线b不在平面a内.变式训练一1 •将下列符号语言转化为图形语言:(1) B 已卩、A el, Bel(2 ) a u a、b u 卩、ar\ 卩= c y a // c, b cc = p2. 将下列文字语言转化为符号语言:(I )点八在平面&内,但不在平面0内(2)直线d经过平面&外一点M(3)直线/在平面a内,乂在平面0内(即平面和平面相交于直线)(三)平面的基本性质1. 公理1若一条直线在一个平面内,则这条直线上所有的点都在这个平面内三条推论:1. 经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面2. 经过两条相交直线,有且只有一个平面3. 经过两条平行直线,有且只有一个平面3. 公理3若两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的 公共直线.即:P 已a 、P 已卩、ac/3 = l n P 已I例3已知长方体/WCD — A5G®中川.N 分别是和BC 的中点,AB= 4 , AD = 2,BB 、=2届,求异而直线dD 与MN 所成角的余弦值。
2018高考数学(文)(人教新课标)大一轮复习配套文档第八章立体几何8-3空间点、线、面之间的位置关系Word
8.3 空间点、线、面之间的位置关系1.平面的基本性质(1)公理1:如果一条直线上的______在一个平面内,那么这条直线在此平面内.它的作用是可用来证明点在平面内或__________________.(2)公理2:过____________上的三点,有且只有一个平面. 公理2的推论如下:①经过一条直线和直线外一点,有且只有一个平面; ②经过两条相交直线,有且只有一个平面; ③经过两条平行直线,有且只有一个平面.公理2及其推论的作用是可用来确定一个平面,或用来证明点、线共面.(3)公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们____________过该点的公共直线.它的作用是可用来确定两个平面的交线,或证明三点共线、三线共点等问题.2.空间两条直线的位置关系 (1)位置关系的分类⎩⎪⎨⎪⎧共面直线⎩⎪⎨⎪⎧相交直线:同一个平面内,有且只有 .平行直线:同一个平面内, .异面直线:不同在任何一个平面内, .(2)异面直线①定义:不同在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线.注:异面直线定义中“不同在任何一个平面内的两条直线”是指“不可能找到一个平面能同时经过这两条直线”,也可以理解为“既不平行也不相交的两条直线”,但是不能理解为“分别在两个平面内的两条直线”.②异面直线的画法:画异面直线时,为了充分显示出它们既不平行又不相交,也不共面的特点,常常需要以辅助平面作为衬托,以加强直观性.③异面直线所成的角:已知两条异面直线a ,b ,经过空间任一点O 作直线a ′∥a ,b ′∥b ,把a ′与b ′所成的锐角(或直角)叫做异面直线a 与b 所成的角(或夹角).异面直线所成角的范围是____________.若两条异面直线所成的角是直角,则称两条异面直线__________,所以空间两条直线垂直分为相交垂直和__________.3.平行公理公理4:平行于____________的两条直线互相平行(空间平行线的传递性).它给出了判断空间两条直线平行的依据.4.等角定理等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角____________.自查自纠1.(1)两点 直线在平面内 (2)不在一条直线 (3)有且只有一条2.(1)一个公共点 没有公共点 没有公共点(2)③⎝⎛⎦⎥⎤0,π2 互相垂直 异面垂直3.同一条直线 4.相等或互补在下列命题中,不是..公理的是( ) A .平行于同一个平面的两个平面相互平行 B .过不在同一直线上的三点,有且只有一个平面C .如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在此平面内D .如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线 解:公理是不需要证明的原始命题,而选项A 是面面平行的性质定理,故选A .(2015·广东)若直线l 1和l 2是异面直线,l 1在平面α内,l 2在平面β内,l 是平面α与平面β的交线,则下列命题正确的是( )A .l 与l 1,l 2都不相交B .l 与l 1,l 2都相交C .l 至多与l 1,l 2中的一条相交D .l 至少与l 1,l 2中的一条相交解:可用反证法,假设l 与l 1,l 2都不相交,因为l 与l 1都在平面α内,于是l ∥l 1,同理l ∥l 2,于是l 1∥l 2与已知矛盾.故选D .若点P ∈α,Q ∈α,R ∈β,α∩β=m ,且R ∉m ,PQ ∩m =M ,过P ,Q ,R 三点确定一个平面γ,则β∩γ是( )A .直线QRB .直线PRC .直线RMD .以上均不正确解:因为PQ ∩m =M ,m ⊂β,所以M ∈β.又M ∈平面PQR ,即M ∈γ,故M 是β与γ的公共点. 又R ∈β,R ∈平面PQR ,即R ∈γ,所以R 是β与γ的公共点.所以β∩γ=MR .故选C .给出下列命题: ①经过三点确定一个平面; ②梯形可以确定一个平面;③两两相交的三条直线最多可以确定三个平面; ④如果两个平面有三个公共点,则这两个平面重合. 其中所有正确命题的序号是____________.解:经过不共线的三点可以确定一个平面,①错误;两条平行线可以确定一个平面,②正确;两两相交的三条直线可以确定一个或三个平面,③正确;命题④中没有说明三个交点是否共线,这两个平面可能相交或重合,④错误.故填②③.已知正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别为BB 1,CC 1的中点,那么异面直线AE 与D 1F 所成角的余弦值为____________.解:连接DF ,则AE ∥DF ,所以∠D 1FD 即为异面直线AE 与D 1F 所成的角. 设正方体的棱长为a ,则D 1D =a ,DF =D 1F =52a , cos ∠D 1FD =⎝ ⎛⎭⎪⎫52a 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫52a 2-a22·52a ·52a =35.故填35.类型一 基本概念与性质问题在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别为棱AA 1,CC 1的中点,则在空间中与三条直线A 1D 1,EF ,CD 都相交的直线有________条.解:如图示,在EF 上任取一点M ,直线A 1D 1与M 确定一个平面,这个平面与CD 有且仅有1个交点N ,当M 取不同的位置时就确定不同的平面,从而与CD 有不同的交点N ,而直线MN 与这3条直线都有交点.故填无数.【点拨】本题难度不大,但比较灵活.解题关键在于构造平面,可考虑过一条直线及另一条直线上的一点作平面,进而找出与三条异面直线都相交的直线.解决点、线、面位置关系问题可借助平面、立体(长方体、正方体)模型,有利于我们看清问题.一个正方体的展开图如图所示,A,B,C,D为原正方体的顶点,则在原来的正方体中( )A.AB∥CDB.AB与CD相交C.AB⊥CDD.AB与CD所成的角为60°解:将展开图还原,得如图所示正方体,易知AB与CD是异面直线,且它们所成的角为60°.故选D.类型二点共线、线共点问题如图,E,F,G,H分别是空间四边形AB,BC,CD,DA上的点,且EH与FG交于点O.求证:B,D,O三点共线.证明:因为E∈平面ABD,H∈平面ABD,所以EH⊂平面ABD.因为EH∩FG=O,所以O∈平面ABD.同理可证O∈平面BCD.所以O∈平面ABD∩平面BCD=BD.即B ,D ,O 三点共线.【点拨】(1)本题是一道经典的点共线问题,它体现了证明点共线的基本思路:首先由其中的两个点B 和D 确定一条直线,然后证明点O 也是直线BD 上的点,也就是证明点O 是两个平面的交线上的点.在证明点O 也是直线BD 上的点时,运用了公理1以及公理3,这种方法是证明点共线的通用方法.(2)证明空间三线共点问题,先证两条直线交于一点,再证明第三条直线经过这点,把问题转化为证明点在直线上,如变式2.如图,在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别为AB ,AA 1的中点.求证:(1)EF ∥D 1C ;(2)CE ,D 1F ,DA 三线共点.证明:(1)连接A 1B ,则EF ∥A 1B ,A 1B ∥D 1C .所以EF ∥D 1C .(2)因为面AA 1D 1D ∩面ABCD =DA ,且EF ∥D 1C ,EF =12D 1C ,所以D 1F 与CE 相交.又D 1F ⊂面AA 1D 1D ,CE ⊂面ABCD , 所以D 1F 与CE 的交点必在DA 上. 所以CE ,D 1F ,DA 三线共点.类型三 共面问题如图,四边形ABEF 和ABCD 都是直角梯形,∠BAD =∠FAB =90°,BC 綊12AD ,BE 綊12FA ,G ,H 分别为FA ,FD 的中点.(1)证明:四边形BCHG 是平行四边形; (2)C ,D ,F ,E 四点是否共面?为什么?解:(1)证明:因为GH 是△AFD 的中位线,所以GH 綊12AD .又BC 綊12AD ,所以GH 綊BC ,所以四边形BCHG 为平行四边形.(2)C ,D ,F ,E 四点共面.理由:BE 綊12AF ,又由G 为FA 中点知,BE 綊FG ,所以四边形BEFG 为平行四边形,所以EF ∥BG .由(1)知BG ∥CH ,所以EF ∥CH ,所以EF 与CH 共面.又D ∈FH ,所以C ,D ,F ,E 四点共面.【点拨】点共面的证明方法和点共线的证明方法类似,即先由部分点或者线确定一个平面,再证明其余的点或者在该平面内,或者由另外一部分点确定另一个平面,再证明这两个平面是同一个平面.无论是点共线、线共点问题,还是共面问题,我们基本上是运用公理及其推论来进行演绎推理,其演绎推理的基本步骤是:首先由部分点或者线确定一条直线或者一个平面,再运用公理或者推论,证明剩余的点、线也在这条直线或者这个平面内.下列如图所示的正方体和正四面体中,P 、Q 、R 、S 分别是所在棱的中点,则四个点共面的图形是________.(填所有满足条件图形的序号)解:易知①③中PS ∥QR ,所以四点共面.在②中构造如图所示的含点P ,S ,R ,Q 的正六边形,易知四点共面.在④中,由点P ,R ,Q 确定平面α,由图象观察知点S 在平面α外,因此四点不共面.综上知,故填①②③.类型四 异面直线问题如图所示,在三棱锥P ABC 中,PA ⊥平面ABC ,∠BAC =60°,PA =AB =AC =2,E 是PC 的中点.(1)求证:AE 与PB 是异面直线;(2)求异面直线AE 和PB 所成角的余弦值. 解:(1)证明:假设AE 与PB 共面,设此平面为α. 因为A ∈α,B ∈α,E ∈α, 所以平面α即为平面ABE , 所以P ∈平面ABE , 显然这与P ∉平面ABE 矛盾, 所以AE 与PB 是异面直线.(2)取BC 的中点F ,连接EF ,AF ,则EF ∥PB ,∠AEF (或其补角)就是异面直线AE 和PB 所成的角.因为∠BAC =60°,PA =AB =AC =2,PA ⊥平面ABC ,所以AF =3,AE =2,EF =2,cos ∠AEF =AE 2+EF 2-AF 22·AE ·EF =2+2-32×2×2=14,即异面直线AE 和PB 所成角的余弦值为14.【点拨】探求常规的异面直线所成角的问题,首先要理清求角的基本步骤为“一作,二证,三求”,通过平行线或补形平移法把异面直线转化为相交直线进而求其夹角,其中空间选点任意但要灵活,如常选择端点、中点、等分点,通过三角形的中位线平行于底边,长方体对面上的平行线进行平移等.这是研究空间图形的一种基本思路,即把空间图形问题转化为平面图形问题.(2015·河南郑州二模)如图是正四面体的平面展开图.G ,H ,M ,N 分别为DE ,BE ,EF ,EC 的中点,在这个正四面体中,①GH 与EF 平行; ②BD 与MN 为异面直线; ③GH 与MN 成60°角; ④DE 与MN 垂直.以上四个命题中,正确命题的序号是________.(填写所有正确命题的序号)解:如图,把平面展开图还原成正四面体,知GH 与EF 为异面直线,BD 与MN 为异面直线,GH 与MN 成60°角,DE 与MN 垂直.故②③④正确.故填②③④.1.判断空间线面关系命题的真假,是一类常见的客观题.解这类题,一要准确把握、理解相关概念;二要熟悉“推理论证加反例推断”的方法;三要借助空间直观.如教室就是一个长方体,建议同学们学立体几何时充分借助这一模型.2.要重视三种数学语言——文字语言、符号语言、图形语言的互译,特别要培养准确使用符号语言的能力.在空间图形中,点是最基本的元素,点与线、点与面是元素与集合的关系,直线与平面是集合与集合的关系,防止出现符号“∈”“⊂”混用的错误.3.求两条异面直线所成角的步骤是:先作图,再证明,后计算.作图,往往过其中一条直线上一点作另外一条直线的平行线,或过空间一特殊点分别作两条直线的平行线,即平移线段法,此法是求异面直线所成角的常用方法,其实质是把异面问题转化为共面问题;证明,即证明作图中所产生的某个角是异面直线所成的角;计算,一般在一个三角形中求解,这往往需要运用正弦定理或余弦定理来解决,如果计算出来的角是钝角,则需要转化为相应的锐角,因为异面直线所成角的范围是⎝⎛⎦⎥⎤0,π2.4.证明“线共面”或者“点共面”问题时,可以先由部分直线或者点确定一个平面,再证明其余的直线或者其余的点也在这个平面内.5.证明“点共线”问题时,可以将这些点看做是两个平面的交线上的点,只要证明这些点是两个平面的公共点,根据公理3就可以确定这些点都在同一条直线上,即点共线.1.(2015·湖北)l1,l2表示空间中两条直线,若p:l1,l2是异面直线;q:l1,l2不相交,则( )A.p是q的充分条件,但不是q的必要条件B.p是q的必要条件,但不是q的充分条件C.p是q的充分必要条件D.p既不是q的充分条件,也不是q的必要条件解:由l1,l2是异面直线可得l1,l2不相交,所以p⇒q;由l1,l2不相交,可得l1,l2可能是异面直线或l 1∥l2,q p.所以p是q的充分不必要条件.故选A.2.如图,点P、Q、R、S分别在正方体的四条棱上,并且是所在棱的中点,则直线PQ 与RS是异面直线的一个图是( )解:A,B中PQ綊RS,D中直线PQ与RS相交(或RP∥SQ),即直线PQ与RS共面,均不满足条件;C中的直线PQ与RS是两条既不平行,又不相交的直线,即直线PQ与RS是异面直线.故选C.3.(2015·太原检测)已知平面α和直线l,则α内至少有一条直线与l( )A.平行B.相交C.垂直D.异面解:直线l与平面α相交时,在平面α内不存在与l平行的直线,所以A错误;l∥α时,在平面α内不存在与l相交的直线,所以B错误;l⊂α时,在平面α内不存在与l 异面的直线,所以D错误.无论哪种情形,在平面α内都有无数条直线与l垂直.故选C.4.直三棱柱ABCA1B1C1中,若∠BAC=90°,AB=AC=AA1,则异面直线BA1与AC1所成的角等于( )A.30°B.45° C.60° D.90°解:延长CA到D,使得AD=AC,连接A1D,BD,则四边形ADA1C1为平行四边形,∠DA1B 就是异面直线BA1与AC1所成的角,又△A1DB为等边三角形,所以∠DA1B=60°.故选C.5.如图,在正方体ABCDA1B1C1D1中,下列结论错误..的是( )A.A1C1∥平面ABCDB.AC1⊥BDC.AC1与CD成45°角D.A1C1与B1C成60°角解:由A1C1∥AC,AC⊂平面ABCD,A1C1⊄平面ABCD,知A1C1∥平面ABCD,A正确;由BD⊥平面ACC1A1知BD⊥AC1,B正确;由A1D∥B1C可知,∠DA1C1为A1C1与B1C所成的夹角,又因为△DA1C1为等边三角形,所以∠DA1C1=60°.故选C.6.(2014·广东)在空间中四条两两不同的直线l1,l2,l3,l4,满足l1⊥l2,l2⊥l3,l3⊥l4,则下面结论一定正确的是( )A.l1⊥l4B.l1∥l4C.l1,l4既不垂直也不平行D.l1,l4的位置关系不确定解:构造如图所示的正方体ABCDA1B1C1D1,取l1为AD,l2为AA1,l3为A1B1,当取l4为B1C1时,l1∥l4,当取l4为BB1时,l1⊥l4,排除A,B,C,故选D.7.(2015·福建六校联考)设a,b,c是空间中的三条直线,下面给出四个命题:①若a∥b,b∥c,则a∥c;②若a⊥b,b⊥c,则a∥c;③若a与b相交,b与c相交,则a与c相交;④若a ⊂平面α,b ⊂平面β,则a ,b 一定是异面直线. 上述命题中错误的是________.(写出所有错误命题的序号)解:由公理4知①正确;当a ⊥b ,b ⊥c 时,a 与c 可以相交、平行或异面,故②错;当a 与b 相交,b 与c 相交时,a 与c 可以相交、平行,也可以异面,故③错;a ⊂α,b ⊂β,并不能说明a 与b “不同在任何一个平面内”,故④错.故填②③④.8.(2015·浙江)如图,在三棱锥A BCD 中,AB =AC =BD =CD =3,AD =BC =2,点M ,N 分别是AD ,BC 的中点,则异面直线AN ,CM 所成的角的余弦值是____________.解:连接ND ,取ND 的中点为E ,连接ME ,EC ,则ME ∥AN ,异面直线AN ,CM 所成的角即为∠EMC (或其补角),因为AN =22,CN =1, 所以ME =2, 又CM =22,NE =2, 所以CE =3,所以cos ∠EMC =ME 2+CM 2-CE 22ME ·CM=2+8-32×2×22=78.故填78.9.如图,已知正方体ABCD A ′B ′C ′D ′.(1)哪些棱所在直线与直线BA ′是异面直线? (2)直线BA ′和CC ′的夹角是多少? (3)哪些棱所在的直线与直线AA ′垂直?解:(1)由异面直线的定义可知,棱AD ,DC ,CC ′,DD ′,D ′C ′,B ′C ′所在直线分别与直线BA ′是异面直线.(2)由BB ′∥CC ′可知,∠B ′BA ′为异面直线BA ′与CC ′的夹角,∠B ′BA ′=45°,所以直线BA ′与CC ′的夹角为45°.(3)直线AB ,BC ,CD ,DA ,A ′B ′,B ′C ′,C ′D ′,D ′A ′分别与直线AA ′垂直. 10.如图,设E ,F ,G ,H ,P ,Q 分别是正方体ABCD A 1B 1C 1D 1所在棱上的中点,求证:E ,F ,G ,H ,P ,Q 共面.证明:连接A 1C 1,GQ ,EH ,因为E ,F ,G ,Q 分别是A 1D 1,D 1C 1,C 1C ,A 1A 的中点,所以EF ∥A 1C 1∥QG .同理FG ∥EH .设E ,F ,G ,Q 确定平面α,F ,G ,H ,E 确定平面β, 由于α与β都经过不共线的三点E ,F ,G ,故α与β重合, 所以E ,F ,G ,H ,Q 五点共面. 同理可证E ,F ,G ,P ,Q 五点共面. 所以E ,F ,G ,H ,P ,Q 共面.11.(2016·上海)将边长为1的正方形AA 1O 1O (及其内部)绕OO 1旋转一周形成圆柱,如图,AC ︵长为5π6,A 1B 1︵长为π3,其中B 1与C 在平面AA 1O 1O 的同侧.(1)求圆柱的体积与侧面积;(2)求异面直线O 1B 1与OC 所成的角的大小.解:(1)由题意可知,圆柱的母线长l =1,底面圆半径r =1.圆柱的体积V =πr 2l =π×12×1=π, 圆柱的侧面积S =2πrl =2π×1×1=2π.(2)设过点B 1的母线与下底面交于点B ,连接OB ,则O 1B 1∥OB , 所以∠COB 或其补角为O 1B 1与OC 所成的角. 由A 1B 1︵长为π3,可知∠AOB =∠A 1O 1B 1=π3,由AC ︵长为5π6,可知∠AOC =5π6,所以∠COB =∠AOC -∠AOB =5π6-π3=π2, 即异面直线O 1B 1与OC 所成的角的大小为π2.(2014·陕西)四面体ABCD 及其三视图如图所示,平行于棱AD ,BC 的平面分别交四面体的棱AB ,BD ,DC ,CA 于点E ,F ,G ,H .(1)求四面体ABCD 的体积; (2)证明:四边形EFGH 是矩形.解:(1)由该四面体的三视图可知,BD ⊥DC ,BD ⊥AD ,AD ⊥DC ,BD =DC =2,AD =1,AD ⊥平面BDC .所以四面体ABCD 的体积V =13×12×2×2×1=23.(2)证明:因为BC ∥平面EFGH ,平面EFGH ∩平面BDC =FG ,平面EFGH ∩平面ABC =EH ,所以BC ∥FG ,BC ∥EH .所以FG ∥EH .同理EF ∥AD ,HG ∥AD ,所以EF ∥HG .所以四边形EFGH 是平行四边形.又因为AD ⊥平面BDC ,所以AD ⊥BC .所以EF ⊥FG .所以四边形EFGH 是矩形.。
2018年高考数学一轮复习 第八章 立体几何 8.3 空间点、直线、平面之间的位置关系 文 新人教A版
角度二 异面直线的判定 [典题 3] (1)在下图中,G,N,M,H 分别是正三棱柱的顶 点或所在棱的中点,则表示直线 GH,MN 是异面直线的图形有 __②__④____.(填上所有正确答案的序号)
①
②
③
④
[解析] 图①中,直线 GH∥MN;图②中,G,H,N 三点共 面,但 M∉平面 GHN,因此直线 GH 与 MN 异面;图③中,连接 GM,GM∥HN,因此 GH 与 MN 共面;图④中,G,M,N 共面, 但 H∉平面 GMN,因此 GH 与 MN 异面.所以在图②④中,GH 与 MN 异面.
∴cos∠A1BC1=12, 故异面直线 A1B 与 AD1 所成角的余弦值为12.
[题点发散 2] 将本例中条件“AA1=2AB=2”改为“AB= 1,若异面直线 A1B 与 AD1 所成角的余弦值为190”,试求:AAAB1的 值.
解:设AAAB1=t,则 AA1=tAB. ∵AB=1,∴AA1=t, ∵A1C1= 2,A1B= t2+1=BC1, ∴cos∠A1BC1=2×t2+t12++t12×+1-t2+2 1=190, ∴t=3,即AAAB1=3.
考点 2 空间两直线的位置关系
1.直线与直线的位置关系
位 的置 分关 类系共 异面 面直 直线 线: 不平相同行交在
直线 直线 任何
内,没有公共点
一个平面
2.直线与平面的位置关系有___平__行___、___相__交___、在__平__面__内__ 三种情况.
3.平面与平面的位置关系有__平 __行____、__相__交____两种情况. 4.等角定理 空间中如果两个角的___两__边__分__别__对__应__平__行___,那么这两个角 相等或互补.
高考数学一轮复习 第八章 立体几何 8.3 空间点、直线、平面之间的位置关系真题演练集训 理 新人教
位置关系真题演练集训理新人教A版编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2018版高考数学一轮复习第八章立体几何8.3 空间点、直线、平面之间的位置关系真题演练集训理新人教A版)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为2018版高考数学一轮复习第八章立体几何8.3 空间点、直线、平面之间的位置关系真题演练集训理新人教A版的全部内容。
间的位置关系真题演练集训 理 新人教A 版1.[2016·新课标全国卷Ⅰ]平面α过正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的顶点A ,α∥平面CB 1D 1,α∩平面ABCD =m ,α∩平面ABB 1A 1=n ,则m ,n 所成角的正弦值为( )A 。
错误! B.错误! C.错误! D 。
错误!答案:A解析:因为过点A 的平面α与平面CB 1D 1平行,平面ABCD ∥平面A 1B 1C 1D 1,所以m ∥B 1D 1∥BD ,又A 1B ∥平面CB 1D 1,所以n ∥A 1B ,则BD 与A 1B 所成的角为所求角,所以m ,n 所成角的正弦值为32,故选A 。
2.[2015·安徽卷]已知m ,n 是两条不同直线,α,β是两个不同平面,则下列命题正确的是( )A .若α,β垂直于同一平面,则α与β平行B .若m ,n 平行于同一平面,则m 与n 平行C .若α,β不平行,则在α内不存在与β平行的直线D .若m ,n 不平行,则m 与n 不可能垂直于同一平面 答案:D解析:可以结合图形逐项判断. A 项,α,β可能相交,故错误;B 项,直线m ,n 的位置关系不确定,可能相交、平行或异面,故错误;C 项,若m ⊂α,α∩β=n ,m ∥n ,则m ∥β,故错误;D 项,假设m ,n 垂直于同一平面,则必有m ∥n ,所以原命题正确,故选D 。
空间点线面的位置关系
空间点、线、面之间的位置关系一、教材分析教材从长方体出发,观察它的点、线、面之间的位置关系,让学生仔细地观察,从而对点线面有一个直观的感受。
教材举出实例,并给出两幅实物图片,激发学生学习的兴趣,让学生觉得四个公理确实是显而易见的。
本节的等角定理没有给出证明,而是通过从平面到空间的类比,得到和理解这个定理,显得直观且可信。
二、教学目标1、掌握五类位置关系的分裂及其有关概念,掌握平面的基本性质,即公理1,2,3.提高学生的归纳、类比能力。
2、掌握公理4和等角定理,并会运用它们解决问题,培养学生发展空间想象能力、运用图形语言进行交流的能力、几何直观能力。
三、重点难点教学重点:4个公理和等角定理的应用。
教学难点:空间图形的位置关系和公理的归纳。
四、知识要点(一)空间位置关系:I、空间点与线的关系空间点与直线的位置关系有两种:①点P 在直线上:;②点P 在直线外:;II、空间点与平面的关系空间点与平面的位置关系有两种:①点P 在平面上:②点P 在平面外:;(二)平面的基本性质公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内。
••A B αA B aA Baαα∈⎫⇒⊂⎬∈⎭、、公里1解释了空间“线面关系”,确定线是否属于面。
公理2 :过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面.公理2主要是用来“确定平面”。
公理2有三个推论:推论1: 经过一条直线和这条直线外一点,可以确定一个平面。
推论2: 经过两条相交直线,可以确定一个平面。
推论3:经过两条平行直线,可以确定一个平面。
公理2及其推论主要用于确定平面;证明点线共面公理3 :如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线.••C •B α A 点A 、B 、C 不共线 ⇒ A 、B 、C可以确定一个平面α• • •A B C •αA • •BC •• • A B Cα αβlp• α P =,P P l l l ααββ∈⎫⇒∃∈⎬∈⎭唯一的直线,使得公理3解释了“面面相交”的问题,两个不重合的平面相交,交于一条直线。
(江苏专用)2018版高考数学大一轮温习 第八章节 立体几何与空间向量 8.2 空间点、直线、平面之间的位置关
2.直线与直线的位置关系
(1)位置关系的分类
共面直线平 相行 交
直线 直线
异面直线:不同在
任何
一个平面内,没有公共点
(2)异面直线所成的角
①定义:设a,b是两条异面直线,经过空间任意一点O,作直线
a′∥a,b′∥b,把直线a′与b′所成的 锐角(或直角) 叫做异面直线
a,b所成的角.
思想方法指导 答案 解析
课时作业
1.设a,b是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,a⊂α,b⊥β,则 “α∥β”是“a⊥b”的_充__分__不__必__要__条件.
答案 解析
若a⊂α,b⊥β,α∥β,则由α∥β,b⊥β⇒b⊥α, 又a⊂α,所以a⊥b;若a⊥b,a⊂α,b⊥β, 则b⊥α或b∥α或b⊂α,此时α∥β或α与β相交, 所以“α∥β”是“a⊥b”的充分不必要条件.
其中正确的是__④____. 答案 解析
如图,取BC的中点O, 连结MO,NO,MN, 则OM= 12AC,ON=12 BD, 在△MON中,MN<OM+ON=1 (AC+BD),∴④正确.
2
题型分类 深度剖析
题型一 平面基本性质的应用 例1 (1)(2016·山东)已知直线a,b分别在两个不同的平面α,β内, 则“直线a和直线b相交”是“平面α和平面β相交”的_充__分__不__必__要__条件.
考点自测
1.下列命题中正确的个数为__2__. ①梯形可以确定一个平面; ②若两条直线和第三条直线所成的角相等,则这两条直线平行; ③两两相交的三条直线最多可以确定三个平面; ④如果两个平面有三个公共点,则这两个平面重合.
答案 解析
②中两直线可以平行、相交或异面,④中若三个点在同一条直线上, 则两个平面相交,①③正确.
立体几何——点线面的位置关系
点线面的位置关系(1)四个公理公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内。
符号语言:A l,B l, 且 A ,B l 。
公理2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面。
三个推论:① 经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面 __________② _________________③ _________________它给出了确定一个平面的依据。
公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线(两个平面的交线)。
符号语言:P ,且P I l,P l。
公理4:(平行线的传递性)平行与同一直线的两条直线互相平行。
符号语言:a//l,且b//l a//b。
(2)空间中直线与直线之间的位置关系1. 概念异面直线及夹角:把不在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线。
已知两条异面直线a,b,经过空间任意一点0作直线a //a,b //b,我们把a与b所成的角(或直角)叫异面直线a, b所成的夹角。
(易知:夹角范围0 90)公理4:(平行线的传递性)平行与同一直线的两条直线互相平行。
符号语言:a//l,且b//l a//b。
定理:空间中如果一个角的两边分别与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补。
(注意:会画两个角互补的图形)相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点;共面直线2. 位置关系:八‘ 平行直线:同一平面内,没有公共点;异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点(3)空间中直线与平面之间的位置关系直线在平面外直线与平面相交(直线与平面平11I //A)有且只有一个公共点没有公共点直线与平面的位置关系有直线在平面内(I )有无数个公共点(4)空间中平面与平面之间的位置关系平面与平面之间的位置关系有两种:两个平面平行(// )没有公共点两个平面相交(I I)有一条公共直线考点1:点,线,面之间的位置关系例1.(2014辽宁,4,5分)已知m,n表示两条不同直线,口表示平面.下列说法正确的是()A.若m//a ,n //a ,贝U m// nB.若m±a ,n ? a ,贝U m± nC.若m±a ,m±n,贝U n //aD.若m//a ,m±n,贝U n丄a[答案]1.B[解析]1.A选项m n也可以相交或异面,C选项也可以n? a ,D选项也可以n// a或n与a斜交.根据线面垂直的性质可知选B.例2.(2014山东青岛高三第一次模拟考试,5)设「、’是两条不同的直线,八'是两个不同的平面,则下列命题正确的是()A.若aUb^aHa.则刃仏B.若口丄0,口〃口,则&丄0C若口丄04丄/〔则D.若心皿丄口上丄八则口丄0[答案]2. D [解析]2.A选项不正确,因为:、J =是可能的;( )(B )■' -■'(D ) 总萨:离苗丄•:心兰获抒二翼,丄凤B 选项不正确,因为’,"时,,’’都是可能的;C 选项不正确,因为’■','时,可能有:■;D 选项正确,可由面面垂直的判定定理证明其是正确的. 故选D例3. (2014广西桂林中学高三2月月考,4)设是两条不同的直线,•、 ■'是两个不同的平面.下列命题中正确的是(A )小 「. !■ ;). J; 一、⑴ :-(C )--•[答案]3. D[解析]3. 若牛丄二厂二.?*—,•,则平面「与「垂直或相交或平行,故(A )错误;若芒丄出b 亠疔;炉忌,则直线J 与’相交或平行或异面,故(B )错误; 若卫丄S ,7丄^,则直线与平面,垂直或相交或平行,故(C )错误;若’ ’,则直线,故(D )正确•选D.例4. (2014周宁、政和一中第四次联考,7)设 表示不同的直线, 表示不同的平面,给出下列四个命题: ① 若• //,且 则 ; ② 若• // ,且• // .贝U //;③ 若 cel /? = /.#[ r =皿产 1 口"贝屮 // e // n . ④ 若 a\ = f = a=n.且】〃戏贝” // 刖A. 1B. 2[答案]4. B[解析]4. ①正确;②直线-或,错误;③错误,因为正方体有公共端点的三条棱两两垂直;④正确•故真正确的是①④,共2个.2. 空间几何平行关系转化关系:—J ―X线线平行---------- "钱血平行------------- 面面平行直线、平面平行的判定及其性质归纳总结CO (平行线的传递性)平行与同一直线的两条直线互相平行。
精选江苏专用2018版高考数学专题复习专题8立体几何第49练空间点线面的位置关系练习文
(江苏专用)2018版高考数学专题复习专题8 立体几何第49练空间点、线、面的位置关系练习文①一条直线和一个点可以确定一个平面;②三个平面两两相交得到三条交线,这三条交线最多只能交于一个点;③两个平面有无数个公共点,那么这两个平面一定重合;④三条两两相交但不交于同一点的直线在同一平面内.其中所有正确命题的序号是________.2.(2016·宿迁模拟)已知直线l、m、n及平面α,下列命题:①若l∥m,m∥n,则l∥n;②若l⊥α,n∥α,则l⊥n;③若l∥α,n∥α,则l∥n;④若l⊥m,m∥n,则l⊥n.其中所有正确命题的序号为________.3.(2016·蚌埠质检)已知l1,l2,l3是空间三条不同的直线,则下列命题正确的是________.(填序号)①若l1⊥l2,l1⊥l3,则l2∥l3;②若l1⊥l2,l2∥l3,则l1⊥l3;③若l1∥l2,l2∥l3,则l1,l2,l3共面;④若l1,l2,l3共点,则l1,l2,l3共面.4.(2016·广元二诊)已知α、β、γ是三个不同平面,则下列命题正确的是________.(填序号)①α⊥β,β⊥γ⇒α∥γ;②α⊥β,β∥γ⇒α⊥γ;③α、β、γ共点⇒α、β、γ共线;④α⊥β,β⊥γ,γ⊥α⇒α、β、γ共线.5.(2016·江门模拟)如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是AB1,BC1的中点.下列结论中,正确的是________.(填序号)①EF ⊥BB 1; ②EF ∥平面ACC 1A 1; ③EF ⊥BD ; ④EF ⊥平面BCC 1B 1.6.(2016·青岛平度三校上学期期末)如图,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,线段B 1D 1上有两个动点E ,F ,且EF =12,则下列结论中正确的是________.(填序号)①AC ⊥BE ;②EF ∥平面ABCD ;③三棱锥A -BEF 的体积为定值;④△AEF 的面积与△BEF 的面积相等. 7.(2016·南京模拟)给出下列命题:①若线段AB 在平面α内,则直线AB 上的点都在平面α内; ②若直线a 在平面α外,则直线a 与平面α没有公共点;③两个平面平行的充分条件是其中一个平面内有无数条直线平行于另一个平面; ④设a ,b ,c 是三条不同的直线,若a ⊥b ,a ⊥c ,则b ∥c . 其中假命题的序号是________. 8.(2016·潍坊调研)有下列命题:①若直线l 平行于平面α内的无数条直线,则直线l ∥α; ②若直线a 在平面α外,则a ∥α; ③若直线a ∥b ,b ∥α,则a ∥α;④若直线a ∥b ,b ∥α,则a 平行于平面α内的无数条直线. 其中真命题的个数是________.9.设四面体的六条棱的长分别为1,1,1,1,2和a ,且长为a 的棱与长为2的棱异面,则a 的取值范围是________.10.(2016·安徽江南十校大联考)如图,在三棱锥A -BCD 中,AB =AC =BD =CD =3,AD =BC =2,点M ,N 分别是AD ,BC 的中点,则异面直线AN ,CM 所成角的余弦值是________.11.设a ,b ,c 是空间中的三条直线,给出以下几个命题: ①设a ⊥b ,b ⊥c ,则a ∥c ;②若a ,b 是异面直线,b ,c 是异面直线,则a ,c 也是异面直线; ③若a 和b 相交,b 和c 相交,则a 和c 也相交. 其中真命题的个数是________.12.(2016·金华十校联考)平面α外有两条直线m 和n ,如果m 和n 在平面α内的射影分别是m 1和n 1,给出下列四个命题:①m 1⊥n 1⇒m ⊥n ;②m ⊥n ⇒m 1⊥n 1;③m 1与n 1相交⇒m 与n 相交或重合;④m 1与n 1平行⇒m 与n 平行或重合.其中不正确的命题个数是________.13.(2016·上饶一模)如图,正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的各棱长都等于2,D 在AC 1上,F 为BB 1的中点,且FD ⊥AC 1,有下述结论:①AC 1⊥BC ; ②ADDC 1=1; ③平面FAC 1⊥平面ACC 1A 1; ④三棱锥D -ACF 的体积为33. 其中正确结论的个数为________.14.已知棱长为1的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F ,M 分别是线段AB 、AD 、AA 1的中点,又P 、Q 分别在线段A 1B 1、A 1D 1上,且A 1P =A 1Q =x (0<x <1).设平面MEF ∩平面MPQ =l ,现有下列结论:①l ∥平面ABCD ; ②l ⊥AC ;③直线l与平面BCC1B1不垂直;④当x变化时,l不是定直线.其中不成立的结论是________.(写出所有不成立结论的序号)第49练空间点、线、面的位置关系1.②④ 2.①②④ 3.② 4.②5.②解析如图所示,取BB1的中点M,连结ME,MF,延长ME交AA1于P,延长MF交CC1于Q,∵E,F分别是AB1,BC1的中点,∴P是AA1的中点,Q是CC1的中点,从而可得E是MP的中点,F是MQ的中点,∴EF∥PQ.又PQ⊂平面ACC1A1,EF⊄平面ACC1A1,∴EF∥平面ACC1A1.故②正确.6.①②③解析因为AC⊥平面BDD1B1,BE⊂平面BDD1B1,所以AC⊥BE,故①正确;根据线面平行的判定定理,故②正确;因为三棱锥的底面△BEF的面积是定值,且点A到平面BDD1B1的距离是定值22,所以其体积为定值,故③正确;很显然,点A和点B到EF的距离不一定是相等的,故④错误.7.②③④8.1解析命题①直线l可以在平面α内,不正确;命题②直线a与平面α可以是相交关系,不正确;命题③直线a可以在平面α内,不正确;命题④正确.9.(0,2)解析 构造四面体ABCD ,使AB =a ,CD =2,AD =AC =BC =BD =1,取CD 的中点E ,则AE =BE =22, ∴22+22>a,0<a < 2. 10.78解析 连结ND ,取ND 的中点E ,连结ME ,则ME ∥AN ,异面直线AN ,CM 所成的角就是∠EMC . ∵AN =22,∴ME =2=EN ,MC =2 2. 又∵EN ⊥NC ,∴EC =EN 2+NC 2=3,∴cos∠EMC =EM 2+MC 2-EC 22EM ·MC =2+8-32×2×22=78.11.0解析 因为a ⊥b ,b ⊥c ,所以a 与c 可以相交,平行,异面,故①错. 因为a ,b 异面,b ,c 异面,则a ,c 可能异面,相交,平行,故②错. 由a ,b 相交,b ,c 相交,则a ,c 可以异面,相交,平行,故③错. 12.4 解析如图,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AD 1,AB 1,B 1C ,A 1B 在底面A 1B 1C 1D 1上的射影分别是A 1D 1,A 1B 1,B 1C 1,A 1B 1.因为A 1D 1⊥A 1B 1,而AD 1不垂直于AB 1,故①不正确;因为AD 1⊥B 1C ,而A 1D 1∥B 1C 1,故②不正确;因为A 1D 1与A 1B 1相交,而AD 1与A 1B 异面,故③不正确;因为A 1D 1∥B 1C 1,而AD 1与B 1C 异面,故④不正确. 13.3 解析BC ⊥CC 1,但BC 不垂直于AC ,故BC 不垂直于平面ACC 1A 1,又CC 1与AC 1相交,所以AC 1与BC 不垂直,故①错误; 连结AF ,C 1F ,可得AF =C 1F = 5. 因为FD ⊥AC 1,所以可得D 为线段AC 1的中点,故②正确; 取AC 的中点为H ,连结BH ,DH , 因为该三棱柱是正三棱柱, 所以CC 1⊥底面ABC ,因为BH ⊂底面ABC ,所以CC 1⊥BH , 因为底面ABC 为正三角形, 可得BH ⊥AC , 又AC ∩CC 1=C , 所以BH ⊥侧面ACC 1A 1.因为D 和H 分别为AC 1,AC 的中点, 所以DH ∥CC 1∥BF ,DH =BF =12CC 1,可得四边形BFDH 为平行四边形,所以FD ∥BH , 所以可得FD ⊥平面ACC 1A 1, 因为FD ⊂平面FAC 1,所以平面FAC 1⊥平面ACC 1A 1,故③正确;V D -ACF =V F -ADC =13·FD ·S △ACD=13×3×(12×1×2)=33,故④正确. 14.④解析 连结BD ,B 1D 1,∵A 1P =A 1Q =x , ∴PQ ∥B 1D 1∥BD ∥EF ,易证PQ ∥平面MEF , 又平面MEF ∩平面MPQ =l , ∴PQ ∥l ,l ∥EF ,∴l ∥平面ABCD ,故①成立; 又EF ⊥AC ,∴l ⊥AC ,故②成立; ∵l ∥EF ∥BD ,∴易知直线l 与平面BCC 1B 1不垂直,故③成立;当x 变化时,l 是过点M 且与直线EF 平行的定直线,故④不成立.。
三维设计江苏专用高三数学一轮总复习第八章立体几何第三节空间点直线平面之间的位置关系课件理
[题组练透] 1.(2016·天一中学检测)如图,在正方
体ABCD-A1B1C1D1中,设A1C∩平 面ABC1D1=E,则B,E,D1三点 的位置关系是________.
解析:连结 AC,A1C1,AC1,则 E 为 A1C 与 AC1 的交点,四边形 ACC1A1 为平行四边形,故 E 为 AC1 的中点.又 四边形 ABC1D1 为平行四边形,所以 B,E,D1 三点共线. 答案:共线
2.(教材习题改编)设 P 表示一个点,a,b 表示两条直线, α,β 表示两个平面,给出下列四个命题,其中正确的 命题是________. ①P∈a,P∈α⇒a⊂α;②a∩b=P,b⊂β⇒a⊂β;③a ∥b,a⊂α,P∈b,P∈α⇒b⊂α;④α∩β=b,P∈α, P∈β⇒P∈b.
答案:③④
3.(教材习题改编)给出命题 ①若两条直线和第三条直线所成的角相等,则这两条 直线互相平行. ②若两条直线都与第三条直线垂直,则这两条直线互 相平行. ③若两条直线都与第三条直线平行,则这两条直线互 相平行. 其中不正确的命题的个数为________. 答案:2
解析:因为直线 DC⊂平面 BCD,直线 AB⊄平面 BCD, 点 B∉直线 DC,所以由异面直线的判定定理,可知①正 确;同理,②③④正确. 答案:①②③④
[由题悟法]
[即时应用] 1.已知a,b,c为三条不重合的直线,已知下列结论:
①若a⊥b,a⊥c,则b∥c; ②若a⊥b,a⊥c,则b⊥c; ③若a∥b,b⊥c,则a⊥c. 其中正确的个数为________.
2.如图所示,在正方体 ABCD-A1B1C1D1 中,E, F 分别是 AB,AA1 的中点.求证: (1)E,C,D1,F 四点共面; (2)CE,D1F,DA 三线共点.
(江苏专版)高考数学一轮复习第八章立体几何第二节空间点、直线、平面之间的位置关系实用课件文
[方法技巧] 用平移法求异面直线所成的角的步骤 一作 即根据定义作平行线,作出异面直线所成的角 二证 即证明作出的角是异面直线所成的角 解三角形,求出作出的角.如果求出的角是锐角 三求 或直角,则它就是要求的角;如果求出的角是钝 角,则它的补角才是要求的角
第二十四页,共31页。
第十一页,共31页。
2.如图,平行六面体 ABCD-A1B1C1D1 中,既与 AB 共面又与 CC1 共面的棱有________条.
解析:依题意,与 AB 和 CC1 都相交的棱有 BC;与 AB 相交 且与 CC1 平行有棱 AA1,BB1;与 AB 平行且与 CC1 相交的棱 有 CD,C1D1.故符合条件的有 5 条. 答案:5
第二十一页,共31页。
异面直线所成的角 [例 2] 空间四边形 ABCD 中,AB=CD 且 AB 与 CD 所成的角为 30°,E,F 分别为 BC, AD 的中点,求 EF 与 AB 所成角的大小.
第二十二页,共31页。
[解] 如图,取 AC 的中点 G,连结 EG, FG, 则 EG 綊12AB,FG 綊12CD,
第十六页,共31页。
(3)异面直线判定定理:过平面内一点与平面外一点的直 线,和这个平面内不经过该点的直线是异面直线.
2.异面直线所成的角 (1)定义:设 a,b 是两条异面直线,经过空间任一点 O 作 直线 a′∥a,b′∥b,把 a′与 b′所成的_锐__角__(_或__直__角__)叫做 异面直线 a 与 b 所成的角(或夹角). (2)范围:__0_,__π2__.
第二十九页,共31页。
(2)如图,取 BC 的中点 F,连结 EF,AF,则 EF∥PB,所以∠AEF(或其补角)就是异面直线 AE 与 PB 所成的角. ∵∠BAC=60°,PA=AB=AC=2,PA⊥平面 ABC, ∴AF= 3,AE= 2,EF= 2,cos∠AEF=AE2+ 2·AEEF·E2-FAF2 =2×2+22×-3 2=14, 故异面直线 AE 与 PB 所成角的余弦值为14.
2018年高考数学总复习空间点线面的位置关系
第三节空间点、直线、平面之间的位置关系考纲解读理解空间直线、平面位置关系的定义,并了解平面基本性质可以作为推理依据的公理和定理.命题趋势探究(1)考查内容.①近年来,高考命题呈现出由考查知识向考查能力方向转变的趋势,题目新颖,灵活性强,立体几何试题经常以简单几何体为载体,考查线面位置关系,以中档难度题为主;平面的基本性质、公理、公理的推论及直线与平面的位置关系,都是每年必考的知识点,试题难度不大,多为选择题和填空题.②垂直是直线与直线、直线与平面、平面与平面位置关系中的纽带,常常起到承上启下的作用,或称“二传手”,不少问题常以垂直为解题的突破口,然后深入,主要考查渗透转化思想.(2)本专题知识的考查多为识记,理解内容,如果掌握了方法,题目一般不是太难,每年高考分值约5分.知识的精讲一、平面的基本性质平面的基本性质如表8-4所示.表8-4名称图形文字语言符号语言公理1 如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内A lB ll AB公理2 过不在同一直线上的三点有且只有一个平面A,B,C不共线A,B,C且是唯一确定的公理2的推论推论1 经过一条直线和该直线外一点有且只有一个平面若点A,则经过点A和直线a有且仅有一个平面推论2 两条相交直线确定一个平面a b P有且只有一个平面,使,a b推论3 两条平行直线确定一个平面a∥b有且只有一个平面,使,a b公理3 如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线若,P则,a且P a二、空间直线与直线的位置关系1.位置关系如表8-5所示.表8-5位置关系相交(共面)平行(共面)异面图形符号a b P a∥b,,a Ab A b 公共点个数1 0 0特征两条相交直线确定一个平面两条平行直线确定一个平面两条异面直线不同在如何一个平面内2.公理4(平行公理):平行与同一直线的两条直线互相平行.3.定理:空间中若两个角的两边分别对应平行,则这两个角相等(同向)或互补(反向).三、空间中的直线与平面的位置关系(见表8-6)位置关系包含(面内线)相交(面外线)平行(面外线)图形符号l l P l∥公共点个数无数个 1 0四、空间中的平面与平面的位置关系(见表8-7)表8-7位置关系平行相交(但不垂直)垂直图形符号∥l,l公共点个数0 无数个公共点且都在唯一的一条直线上无数个公共点且都在唯一的一条直线上注:垂直是相交(成90o)的特殊情形,异面直线经平移后相交成90o也叫垂直.题型归纳及思路提示题型111 证明“点共面”、“线共面”或“点共线”及“线共点”思路提示要证明“点共面”、“线共面”可先由部分直线活点确定一个平面,再证其余直线或点也在该平面内(即纳入法);证明“点共线”可将线看作两个平面的交线,只要证明这些点都是这两个平面的公共点,根据公理3可知这些点在交线上,因此共线,证明“线共点”问题是证明三条或三条以上直线交于一点,思路是:先证明两条直线交于一点,再证明交点在第三条直线上.例8.19如图8-73所示,平面ABEF 平面ABCD ,四边形ABEF 与ABCD 都是直角梯形,90,BADFAB11,.22BCAD BEAF 求证:C ,D,F ,E 四点共面. 分析证明四点共面,利用平面的确定公理,即两条相交直线确定一个平面,本题可证明DC,FE 相交与一点.解析如图8-74所示,延长DC 交AB 的延长线与点G ,由1,2B CA D 得1,2GB GC BC GA GDAD延长FE 交AB 的延长线于G ',同理可得''1,''2G E G B BE G FG AAF故','G B GB G AGA即G '与G 重合,因此,直线CD 和EF 相交与点G ,即C ,D ,F,E 四点共面.变式1 如图8-75所示,已知ABCD -A 1B 1C 1D 1是正方体,点F 在CC 1上,且AE =FC 1,求证E ,B,F ,D 1四点共面.变式 2 如图8-76所示,在六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,上下底面均为正方形,1DD 平面A 1B 1C 1D 1,1DD 平面ABCD .求证:A 1C 1与AC 共面,B 1D 1与BD 共面.例8.20 如图8-77所示,空间四边形ABCD 中,E ,F,G 分别在AB,BC ,CD 上,且满足AE :EB =CF :FB =2:1,CG :GD=3:1,过E ,F,G 的平面交AD 于H ,连接EH ,HG.(1)求AH :HD;(2)求证:EH,FG ,BD 三线共点.解析(1)因为2AE CF EBFB,所以EF ∥AC,又EF 平面ACD ,所以EF ∥平面ACD ,而EF平面EFGH ,且平面EFGH 平面ACD =GH,所以EF ∥GH,而EF ∥AC ,所以AC ∥GH ,所以3AH CG HDGD,即AH :HD=3:1.(2)证明:因为EF ∥GH ,且11,34EFGH AC AC ,所以EF ≠GH,所以四边形EFGH 为梯形. 令EH FG P ,则,,P EH P FG ,而EH 平面ABD ,FG 平面BCD ,平面ABD平面BCD =BD ,所以,PBD ,故EH,FG ,BD 三线共点.评注所谓“线共点”问题就是证明三条或三条以上直线交于一点,证明三线共点的思路为:先证明两条直线交于一点,再证明第三条直线经过该点,把问题转化为证明点在线上的问题.实际上,点共线、线共点的问题都可以转化为点在直线上的问题. 变式1 如图8-78所示,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E,F 分别是AB,AA 1的中点.求证:(1)E,C , D 1,F 四点共面;(2)CE ,D 1F ,DA 三线共点.变式2如图8-79所示,点E ,F,C ,H 分别是正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱AB ,BC ,CC 1,C 1D 1的中点,证明:EF ,HG,DC 三线共点.题型112 截面问题思路提示截面问题是平面基本性质的具体应用,先由确定平面的条件确定平面,然后做出该截面,并确定该截面的形状.例8.21如图8-80所示,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,P 为BC 的中点,Q 为线段CC 1上的动点,过点A,P ,Q 的平面截该正方体所得截面记为S ,则下列命题正确的是.(写出所以正确命题的编号).①当102CQ 时,S 为四边形;②当12CQ 时,S 为等腰梯形;③当34CQ 时,S 与C 1D 1的交点R 满足113C R;④当314CQ时,S 为六边形;⑤当1CQ 时,S 的面积为62.分析本题重点考查了截面问题,对于截面问题要利用平面的确定公理作为理论背景,尤其是两条平行直线确定一个平面.解析对于①②,因为正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,当12CQ时,22PQ,这时过,,A P Q 的截面与正方体表面交与点1D ,且PQ1AD ,截面S ,如图8-81(a )所示,15,2APD Q截面S 为等腰梯形,当102CQ时,过,,A P Q 三点的截面与正方体表面的交点在棱1DD 上,截面S 为四边形,如图8-81(b )所示,故①②正确;③如图8-81(c )所示,当34CQ 时,111,3C R C Q CT QC又CT =1,得113C R;④如图8-81(d )所示,当45CQ 时,过点,,A P Q 的平面截正方体所得的截面为五边形APQRS ;⑤如图8-81(e )所示当1CQ 时,则过点,,A P Q 的截面为,,,S A P Q ,其截面为菱形,对角线2,3,SP AQ所以S 的面积为1623.22综上,正确的命题序号是①②③⑤.变式1 如图8-82所示,M 是正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱DD 1的中点,给出下列四个命题:①过M 点有且只有一条直线与直线11,AB B C 都相交;②过M 点有且只有一条直线与直线11,AB B C 都垂直;③过M 点有且只有一个平面与直线11,AB B C 都相交;④过M 点有且只有一个平面与直线11,AB B C 都平行.其中真命题是().A.②③④B. ①③④C. ①②④D. ①②③变式2 在棱长为1的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1,过对角线1BD 的一个平面交1AA 于E ,交1CC 与F ,得四边形1BFD E ,给出下列结论:①四边形1BFD E 有可能是梯形;②四边形1BFD E 有可能是菱形;③四边形1BFD E 在底面ABCD 内的投影一定是正方形;④四边形1BFD E 有可能垂直与平面11BB D D ;⑤四边形1BFD E 面积的最小值为62.其中正确的是()A.①②③④B. ②③④⑤C . ①③④⑤D. ①②④⑤题型113 异面直线的判定思路提示判定空间两条直线是异面直线的方法如下:(1)直接法:平面外一点A 与平面内一点B 的连线和平面内不经过B 点的直线是异面直线.(2)间接法:平面两条不可能共面(平行,相交)从而得到两线异面. 例8.22 一条直线与两条异面直线中的一条平行,则它和另一条的位置关系是(). A.平行或异面 B.相交或异面 C.异面 D.相交解析假设a 与b 是异面直线,而c ∥a,则c 显然与b 不平行(否则c ∥b ,则有a ∥b ,矛盾),因此c 与b 可能相交或异面,故选B .评注判定和证明两条直线是异面直线,常用反证法和定义法.变式1已知空间三条直线,,l m n ,若l 与m 异面,且l 与n 异面,则()A. m 与n 异面B. m 与n 相交C. m与n平行D. m与n异面、相交、平行均有可能变式2已知,a b为不垂直的异面直线,是一个平面,则,a b在上的射影可能是:①两条平行直线;②两条互相垂直的直线;③同一条直线;④一条直线及其外一点,则在上面的结论中,正确的结论的编号是(写出所有正确的编号).变式3若直线l不平行于平面,且l,则()A. 内的所有直线与l异面B. 内不存在与l平行的直线C. 内存在唯一的直线与l平行D. 内的直线与l都相交例8.23如图8-83所示,已知两个正方形ABCD和DCEF不在同一个平面内,M和N分别AB和DF为的中点,用反证法证明:直线ME与BN是异面直线.AN NE EB,则AB平面MBEN,且平面MBEN 解析假设直线ME与BN共面,连接,,与平面交于,由已知,两正方形ABCD和DCEF不在同一平面,故AB平面DCEF,又AB∥CD,所以AB∥平面DCEF,又平面MBEN平面DCEF EN,所以AB∥EN,又AB∥CD∥EF,所以EF∥EN,这与EF EN E矛盾,故假设不成立,所以直线ME与BN不共面,直线ME与BN是异面直线.变式1在正方体ABCD A B C D中,棱,BB C D的中点分别是,F H,如图8-84所示,A D F H是否共面?并说明理由.判断点,,,最有效训练题33(限时45分钟)1.下列命题正确的是()A. 若两条直线和同一个平面所成的角相等,则这两条直线平行B. 若一个平面内有三个点到另一个平面的距离相等,则这两个平面平行C. 若一条直线平行于两个相交平面,则这条直线与这两个平面的交线平行D. 若两个平面都垂直于第三个平面,则这两个平面平行2.下列四个命题:①若直线,a b 是异面直线,,b c 是异面直线,则,a c 是异面直线;②若直线,a b 相交,,b c 相交,则,a c 相交;③若a ∥b ,则,a b 与c 所成的角相等;④若,a b b c ,则a ∥c ,其中真命题的个数是()A.4B. 3C. 2D. 1 3.设直线m 与平面相交但不垂直,则下列说法中正确的是()A. 在平面内有且只有一条直线与直线m 垂直B. 过直线m 有且只有一个平面与平面垂直C. 与直线m 垂直的直线不可能与平面平行D. 与直线m 平行的平面不可能与平面垂直4.平行六面体1111ABCDA BC D 中,既与AB 共面也与1CC 共面的棱的条数为()A.3B. 4C. 5D. 6 5.如图8-85所示,M 是正方体1111ABCDA BC D 的棱1DD 的中点,给出下列四个命题:①过M 点有且只有一条直线与直线11,AB B C 都相交;②过M 点有且只有一条直线与直线11,AB B C 都垂直;③过M 点有且只有一个平面与直线11,AB B C 都相交;④过M 点有且只有一个平面与直线11,AB B C 都平行;其中真命题是()A.②③④B. ①③④C. ①②④D.①②③6.如图8-86所示,在四面体ABCD 中,若截面PQMN 是正方形,则在下列命题中,错误的为()A. AC BDB. AC ∥截面PQMNC. ACBD D.异面直线PM 与BD 所成的角为45图8-867.过正方体1111ABCDA BC D 的顶点A 作直线l ,使l 与直线1,,AB AD AA 所成的角都相等,这样的直线l 可以作条8.如图8-87所示,是正方体的表面展开图,,,,E F G H 分别是棱的中点,EF 与GH 在原正方体中的位置关系为9.下列命题中不正确的是①没有公共点的两条直线是异面直线;②分别和两条异面直线都相交的两条直线异面;③一条直线和两条异面直线中的一条平行,则它和另一条直线不可能平行;④一条直线和两条异面直线都相交,则它们可以确定两个平面;10.在正方体的顶点中任意选择4个顶点,对于有这4个顶点构成的四面体的以下判断中,所有正确的结论是(写出所有正确结论的编号)①能构成每个面都是等边三角形的四面体;②能构成每个面都是直角三角形的四面体;③能构成三个面为全等的等腰直角三角形,一个面为等边三角形的四面体;11.如图8-88所示,空间四边形ABCD 中,,E F 分别是,AB AD 的中点,,G H 分别在,BC CD 上,且::1:2BG GC DH HC(1)求证:,,,E F G H 四点共圆;(2)设EG 与FH 交于点P ,求证:,,P A C 三点共线12.如图8-89所示,正方体1111ABCD A BC D 中,,M N 分别是11A B ,11B C 的中点,问:(1)AM 和CN 是否为异面直线?说明理由;(2)1D B 和1CC 是否为异面直线?说明理由;。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(江苏专用)2018版高考数学专题复习专题8 立体几何第49练空
间点、线、面的位置关系练习文
①一条直线和一个点可以确定一个平面;
②三个平面两两相交得到三条交线,这三条交线最多只能交于一个点;
③两个平面有无数个公共点,那么这两个平面一定重合;
④三条两两相交但不交于同一点的直线在同一平面内.
其中所有正确命题的序号是________.
2.(2016·宿迁模拟)已知直线l、m、n及平面α,下列命题:
①若l∥m,m∥n,则l∥n;②若l⊥α,n∥α,则l⊥n;
③若l∥α,n∥α,则l∥n;④若l⊥m,m∥n,则l⊥n.
其中所有正确命题的序号为________.
3.(2016·蚌埠质检)已知l1,l2,l3是空间三条不同的直线,则下列命题正确的是________.(填序号)
①若l1⊥l2,l1⊥l3,则l2∥l3;
②若l1⊥l2,l2∥l3,则l1⊥l3;
③若l1∥l2,l2∥l3,则l1,l2,l3共面;
④若l1,l2,l3共点,则l1,l2,l3共面.
4.(2016·广元二诊)已知α、β、γ是三个不同平面,则下列命题正确的是________.(填序号)
①α⊥β,β⊥γ⇒α∥γ;②α⊥β,β∥γ⇒α⊥γ;
③α、β、γ共点⇒α、β、γ共线;④α⊥β,β⊥γ,γ⊥α⇒α、β、γ共线.5.(2016·江门模拟)如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是AB1,BC1的中点.下列结论中,正确的是________.(填序号)
①EF ⊥BB 1; ②EF ∥平面ACC 1A 1; ③EF ⊥BD ; ④EF ⊥平面BCC 1B 1.
6.(2016·青岛平度三校上学期期末)如图,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,线段B 1D 1上有两个动点E ,F ,且EF =1
2
,则下列结论中正确的是________.(填序号)
①AC ⊥BE ;②EF ∥平面ABCD ;
③三棱锥A -BEF 的体积为定值;④△AEF 的面积与△BEF 的面积相等. 7.(2016·南京模拟)给出下列命题:
①若线段AB 在平面α内,则直线AB 上的点都在平面α内; ②若直线a 在平面α外,则直线a 与平面α没有公共点;
③两个平面平行的充分条件是其中一个平面内有无数条直线平行于另一个平面; ④设a ,b ,c 是三条不同的直线,若a ⊥b ,a ⊥c ,则b ∥c . 其中假命题的序号是________. 8.(2016·潍坊调研)有下列命题:
①若直线l 平行于平面α内的无数条直线,则直线l ∥α; ②若直线a 在平面α外,则a ∥α; ③若直线a ∥b ,b ∥α,则a ∥α;
④若直线a ∥b ,b ∥α,则a 平行于平面α内的无数条直线. 其中真命题的个数是________.
9.设四面体的六条棱的长分别为1,1,1,1,2和a ,且长为a 的棱与长为2的棱异面,则
a 的取值范围是________.
10.(2016·安徽江南十校大联考)如图,在三棱锥A -BCD 中,AB =AC =BD =CD =3,AD =BC =2,点M ,N 分别是AD ,BC 的中点,则异面直线AN ,CM 所成角的余弦值是________.
11.设a ,b ,c 是空间中的三条直线,给出以下几个命题: ①设a ⊥b ,b ⊥c ,则a ∥c ;
②若a ,b 是异面直线,b ,c 是异面直线,则a ,c 也是异面直线; ③若a 和b 相交,b 和c 相交,则a 和c 也相交. 其中真命题的个数是________.
12.(2016·金华十校联考)平面α外有两条直线m 和n ,如果m 和n 在平面α内的射影分别是m 1和n 1,给出下列四个命题:
①m 1⊥n 1⇒m ⊥n ;②m ⊥n ⇒m 1⊥n 1;③m 1与n 1相交⇒m 与n 相交或重合;④m 1与n 1平行⇒m 与
n 平行或重合.其中不正确的命题个数是________.
13.(2016·上饶一模)如图,正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的各棱长都等于2,D 在AC 1上,F 为BB 1的中点,且FD ⊥AC 1,有下述结论:
①AC 1⊥BC ; ②
AD
DC 1
=1; ③平面FAC 1⊥平面ACC 1A 1; ④三棱锥D -ACF 的体积为
33
. 其中正确结论的个数为________.
14.已知棱长为1的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F ,M 分别是线段AB 、AD 、AA 1的中点,又
P 、Q 分别在线段A 1B 1、A 1D 1上,且A 1P =A 1Q =x (0<x <1).设平面MEF ∩平面MPQ =l ,现有
下列结论:
①l ∥平面ABCD ; ②l ⊥AC ;
③直线l与平面BCC1B1不垂直;
④当x变化时,l不是定直线.
其中不成立的结论是________.(写出所有不成立结论的序号)
第49练空间点、线、面的
位置关系
1.②④ 2.①②④ 3.② 4.②
5.②
解析
如图所示,取BB1的中点M,连结ME,MF,延长ME交AA1于P,延长MF交CC1于Q,∵E,F分别是AB1,BC1的中点,
∴P是AA1的中点,Q是CC1的中点,
从而可得E是MP的中点,F是MQ的中点,
∴EF∥PQ.
又PQ⊂平面ACC1A1,EF⊄平面ACC1A1,
∴EF∥平面ACC1A1.故②正确.
6.①②③
解析因为AC⊥平面BDD1B1,BE⊂平面BDD1B1,
所以AC⊥BE,故①正确;
根据线面平行的判定定理,故②正确;
因为三棱锥的底面△BEF的面积是定值,
且点A到平面BDD1B1的距离是定值
2
2
,
所以其体积为定值,故③正确;
很显然,点A和点B到EF的距离不一定是相等的,故④错误.
7.②③④
8.1
解析命题①直线l可以在平面α内,不正确;命题②直线a与平面α可以是相交关系,不正确;命题③直线a可以在平面α内,不正确;命题④正确.
9.(0,2)
解析 构造四面体ABCD ,使AB =a ,CD =2,
AD =AC =BC =BD =1,取CD 的中点E ,
则AE =BE =22
, ∴
22+2
2
>a,0<a < 2. 10.78
解析 连结ND ,取ND 的中点E ,连结ME ,则ME ∥AN ,异面直线AN ,CM 所成的角就是∠EMC . ∵AN =22,∴ME =2=EN ,MC =2 2. 又∵EN ⊥NC ,∴EC =EN 2
+NC 2
=3,
∴cos∠EMC =EM 2+MC 2-EC 22EM ·MC =2+8-32×2×22=78
.
11.0
解析 因为a ⊥b ,b ⊥c ,所以a 与c 可以相交,平行,异面,故①错. 因为a ,b 异面,b ,c 异面,则a ,c 可能异面,相交,平行,故②错. 由a ,b 相交,b ,c 相交,则a ,c 可以异面,相交,平行,故③错. 12.4 解析
如图,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AD 1,AB 1,B 1C ,A 1B 在底面A 1B 1C 1D 1上的射影分别是A 1D 1,
A 1
B 1,B 1
C 1,A 1B 1.
因为A 1D 1⊥A 1B 1,而AD 1不垂直于AB 1,故①不正确;因为AD 1⊥B 1C ,而A 1D 1∥B 1C 1,故②不正确;因为A 1D 1与A 1B 1相交,而AD 1与A 1B 异面,故③不正确;因为A 1D 1∥B 1C 1,而AD 1与B 1C 异面,故④不正确. 13.3 解析
BC ⊥CC 1,但BC 不垂直于AC ,故BC 不垂直于平面ACC 1A 1,又CC 1与AC 1相交,
所以AC 1与BC 不垂直,故①错误; 连结AF ,C 1F ,可得AF =C 1F = 5. 因为FD ⊥AC 1,
所以可得D 为线段AC 1的中点,故②正确; 取AC 的中点为H ,连结BH ,DH , 因为该三棱柱是正三棱柱, 所以CC 1⊥底面ABC ,
因为BH ⊂底面ABC ,所以CC 1⊥BH , 因为底面ABC 为正三角形, 可得BH ⊥AC , 又AC ∩CC 1=C , 所以BH ⊥侧面ACC 1A 1.
因为D 和H 分别为AC 1,AC 的中点, 所以DH ∥CC 1∥BF ,DH =BF =1
2
CC 1,
可得四边形BFDH 为平行四边形,所以FD ∥BH , 所以可得FD ⊥平面ACC 1A 1, 因为FD ⊂平面FAC 1,
所以平面FAC 1⊥平面ACC 1A 1,故③正确;
V D -ACF =V F -ADC =13
·FD ·S △ACD
=13×3×(12×1×2)=3
3,故④正确. 14.④
解析 连结BD ,B 1D 1,∵A 1P =A 1Q =x , ∴PQ ∥B 1D 1∥BD ∥EF ,易证PQ ∥平面MEF , 又平面MEF ∩平面MPQ =l , ∴PQ ∥l ,l ∥EF ,
∴l ∥平面ABCD ,故①成立; 又EF ⊥AC ,
∴l ⊥AC ,故②成立; ∵l ∥EF ∥BD ,
∴易知直线l 与平面BCC 1B 1不垂直,故③成立;
当x 变化时,l 是过点M 且与直线EF 平行的定直线,故④不成立.。