高中数学必修2(北师版)第一章1.6 垂直关系(与最新教材完全匹配)知识点总结含同步练习题及答案
北师大版高一数学必修2《垂直关系的性质》
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6.2 垂直关系的性质知识点一:直线和平面垂直的性质1.基本性质文字语言:一条直线垂直于一个平面,那么这条直线垂直于这个平面内的所有直线. 符号语言:,l m l m αα⊥⊂⇒⊥图形语言:2.性质定理文字语言:垂直于同一个平面的两条直线平行.符号语言:,//l m l m αα⊥⊥⇒图形语言:3.直线与平面垂直的其他性质(1)若两条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l α⊥于A ,AP l ⊥,则AP α⊂.(3)垂直于同一条直线的两个平面平行.(4)如果一条直线垂直于两个平行平面中的一个,则它必垂直于另一个平面.要点诠释:线面垂直关系是线线垂直、面面垂直关系的枢纽,通过线面垂直可以实现线线垂直和面面垂直关系的相互转化.知识点二、平面与平面垂直的性质1.性质定理文字语言:两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直.符号语言:,,,m l l m l αβαββα⊥=⊂⊥⇒⊥图形语言:要点诠释:面面垂直的性质定理是作线面垂直的依据和方法,在解决二面角问题中作二面角的平面角经常用到.这种线面垂直与面面垂直间的相互转化,是我们立体几何中求解(证)问题的重要思想方法.2.平面与平面垂直性质定理的推论如果两个平面互相垂直,那么经过第一个平面内的一点垂直于第二个平面的直线,在第一个平面内.知识点三、垂直关系的综合转化线线垂直、线面垂直、面面垂直是相互联系的,能够相互转化,转化的纽带是对应的定义、判定定理和性质定理,具体的转化关系如下图所示:在解决问题时,可以从条件入手,分析已有的垂直关系,早从结论探求所需的关系,从而架起条件与结论的桥梁.垂直间的关系可按下面的口诀记忆:线面垂直的关键,定义来证最常见,判定定理也常用,它的意义要记清.平面之内两直线,两线交于一个点,面外还有一条线,垂直两线是条件.面面垂直要证好,原有图中去寻找,若是这样还不好,辅助线面是个宝.先作交线的垂线,面面转为线和面,再证一步线和线,面面垂直即可见.借助辅助线和面,加的时候不能乱,以某性质为基础,不能主观凭臆断,判断线和面垂直,线垂面中两交线.两线垂直同一面,相互平行共伸展,两面垂直同一线,一面平行另一面.要让面和面垂直,面过另面一垂线,面面垂直成直角,线面垂直记心间.【典型例题】类型一:直线与平面垂直的性质例1.设a,b为异面直线,AB是它们的公垂线(与两异面直线都垂直且相交的直线).(1)若a,b都平行于平面α,求证:AB⊥α;αβ=,求证:AB∥c.(2)若a,b分别垂直于平面α,β,且c例2.如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,E 是PC的中点.(1)证明:AE⊥CD;(2)证明:PD⊥平面ABE.举一反三:【变式1】如图,已知矩形ABCD,过A作SA⊥平面AC,再过A作AE⊥SB交SB于E,过E 作EF⊥SC交SC于F.(1)求证:AF⊥SC;(2)若平面AEF交SD于G,求证:AG⊥SD.【变式2】如图,四边形ABCD为矩形,AD⊥平面ABE,AE=EB=BC=2,F为CE上的点,且BF ⊥平面ACE。
推荐-高中数学北师大版必修2课件1.6.2 垂直关系的性质
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课前预习导学 课堂合作探索
KEQIAN YUXI DAOXUE KETANG HEZUO TANSUO
(3)解:当 F 为 PC 的中点时,满足平面 DEF⊥平面 ABCD. 证明如下: 取 PC 的中点 F,连接 DE,EF,DF, 则由平面几何知识, 在△PBC 中,EF∥PB, 在菱形 ABCD 中,GB∥DE, 而 EF⫋平面 DEF,ED⫋平面 DEF, EF∩DE=E, PB⫋平面 PGB,GB⫋平面 PGB, PB∩GB=B, ∴平面 DEF∥平面 PGB.
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预习交流 3
已知 α⊥β,α∩β=l,若 a⊥l,则 a⊥β,对吗? 提示:不对,当 a⫋α 时,a 与 β 垂直.
预习交流 4
如果两个相交平面都与第三个平面垂直,那么它们的交线垂直于 第三个平面吗?
提示:交线垂直于第三个平面.
目标导航 预习引导
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1.直线与平面垂直的性质定理 (1)文字叙述:如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平 行. (2)符号表示:若 a⊥α,b⊥α,则 a∥b.
(3)图形表示: (4)作用:线⊥面⇒ 线∥线.
问题导学 当堂检测
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1.由平面与平面垂直可以得到直线与平面垂直,这种直线与平面的 位置关系同平面与平面的位置关系的相互转化,是解决空间图形问题 的重要思想方法,也为我们提供了作平面垂线的一种方法.
高中数学第1章立体几何初步§661垂直关系的判定课件北师大版必修2
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(1)AB,BC,AC (2)BC [(1)因为 PC⊥平面 ABC,AB,AC, BC 平面 ABC,所以与 PC 垂直的直线有 AB,AC,BC.
(2)∠BCA=90°,即 BC⊥AC,又 BC⊥PC,AC∩PC=C,所以 BC⊥平面 PAC,又 AP 平面 PAC,所以 BC⊥AP.]
4.如图,正方体 ABCD-A1B1C1D1 中,截面 C1D1AB 与底面 ABCD 所成二面角 C1-AB-C 的大小为________.
2.将本例改为:已知四棱锥 P-ABCD 的底面是菱形,且 PA=PC, PB=PD.若 O 是 AC 与 BD 的交点,求证:PO⊥平面 ABCD.
[证明] 在△PBD 中,PB=PD,O 为 BD 的中点, ∴PO⊥BD. 在△PAC 中,PA=PC,O 为 AC 的中点, ∴PO⊥AC, 又∵AC∩BD=O, ∴PO⊥平面 ABCD.
义.(重点)
证明空间中的垂直关
2.掌握直线与平面垂直、平面与平面垂直的 系,提升逻辑推理素
判定定理,并能灵活应用判定定理证明直线与 养.
平面垂直、平面与平面垂直.(重点、难点) 2.通过求解二面角的
3.了解二面角、二面角的平面角的概念,会 大小培养直观想象数
求简单的二面角的大小.(重点、易错点) 学运算素养.
(2)由(1)知,BC⊥平面 PAC,∵PC 平面 PAC, ∴PC⊥BC,又∵AC⊥BC, ∴∠PCA 为二面角 P-BC-A 的平面角. 在 Rt△PAC 中,PA=1,AC= 3,∠PAC=90°, ∴tan∠PCA= 33,∴∠PCA=30°, 所以二面角 P-BC-A 的大小是 30°.
[证明] 法一:因为∠BSA=∠CSA=60°,SA=SB=SC,所以 △ASB 和△ASC 是等边三角形,
2018-2019高一数学北师大版必修二1.6.2 垂直关系的性质
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探究一
探究二
易错辨析
变式训练1
如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是AB上一点,N是A1C 的中点,MN⊥平面A1DC. 求证:MN∥AD1.
探究一
探究二
易错辨析
证明:∵ADD1A1为正方形, ∴AD1⊥A1D. 又CD⊥平面ADD1A1,AD1⫋平面ADD1A1, ∴CD⊥AD1. ∵A1D∩CD=D,∴AD1⊥平面A1DC. 又MN⊥平面A1DC,∴MN∥AD1.
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1.若直线l⊥平面α,直线m⫋平面α,则l,m的位置关系是 ( A.相交 B.异面C.平行 D.垂直 答案:D
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2.若平面α⊥平面β,且平面α内的一条直线a垂直于平面β内的一条 直线b,则( ) A.直线a必垂直于平面β B.直线b必垂直于平面α C.直线a不一定垂直于平面β D.过a的平面与过b的平面垂直
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4.如图所示,正方形ABCD所在平面与平面四边形ABEF所在平面 1 互相垂直,AF∥BE,AF⊥EF,AF=EF= BE.求证:EA⊥平面ABCD. 2
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证明:设AF=EF=a,则BE=2a. 过A作AM⊥BE于点M. ∵AF∥BE,∴AM⊥AF. 又AF⊥EF,∴AM∥EF. ∴四边形AMEF是正方形. ∴AM=a,EM=MB=a, ∴AE=AB= 2 a. ∴AE2+AB2=EB2, ∴AE⊥AB. 又平面ABCD⊥平面ABEF, 平面ABCD∩平面ABEF=AB, AE⫋平面ABEF, ∴EA⊥平面ABCD.
名师点拨1.对面面垂直的性质定理的理解 (1)定理可简记为“面面垂直,则线面垂直”,该定理可以作为判 断线面垂直的判定方法,即只要两个平面垂直,那么在其中一个平 面内作交线的垂线便得线面垂直. (2)应用定理的三个条件: ①两个平面垂直;②直线必须在其中一个平面内;③直线必须与 交线垂直.
高中数学北师大版必修2 1.6 教学设计 《垂直关系的性质》(北师大版)
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《垂直关系的性质》垂直关系是立体几何的重要组成部分,是系统学习平行关系后的又一重要内容,也是后续研究线面角和空间距离的基础是培养学生抽象概括和空间想象能力的良好素材。
同时,也是高考中常考的热点之一。
【知识与能力目标】1、理解直线与平面、平面与平面垂直的性质定理;2、理解并掌握空间“平行”与“垂直”之间的相互转化。
【过程与方法目标】善于运用“转化”的思想解决垂直问题。
【情感态度价值观目标】渗透“事物之间是相互联系的”辩证唯物主义观点。
培养学生观察、类比、联想等发现规律的一般方法,激发学生的学习兴趣和钻研精神。
【教学重点】理解并掌握空间“平行”与“垂直”之间的相互转化。
【教学难点】能灵活地应用线面与面面垂直的性质定理证明有关问题。
电子课件调整、相应的教具带好、熟悉学生名单、电子白板要调试好。
一、探究新知教材整理1 直线与平面垂直的性质定理阅读教材P 39“练习2”以下至P 40“例3”以上部分,完成下列问题。
1、文字语言:如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平行。
2、符号语言:l ⊥α,m ⊥α⇒l ∥m 。
3、图形语言:如图1618所示。
图16184、作用:证明两直线平行。
巩固练习在圆柱的一个底面上任取一点(该点不在底面圆周上),过该点作另一个底面的垂线,则这条垂线与圆柱的母线所在直线的位置关系是( )A 、相交B 、平行C 、异面D 、相交或平行【解析】 圆柱的母线垂直于圆柱的底面,由线面垂直的性质知B 正确。
【答案】 B教材整理2 平面与平面垂直的性质定理阅读教材P 40“例3”以下至P 41“例4”以上部分,完成下列问题。
1、文字语言:两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直。
2017-2018学年高中数学(北师大版)必修2 讲义:第一章 6 垂直关系
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垂直关系6.1垂直关系的判定第一课时直线与平面垂直的判定预习课本P36~37,思考并完成以下问题(1)直线与平面垂直的定义是怎样的?(2)直线与平面垂直的判定定理是什么?[新知初探]1.直线与平面垂直的定义如果一条直线和一个平面内的任何一条直线都垂直,那么就称这条直线和这个平面垂直.[点睛]关于直线与平面垂直的定义的理解(1)定义中的“任何一条直线”这一词语,它与“所有直线”是同义语,定义是说这条直线和平面内所有直线垂直.(2)若直线与平面垂直,则直线和平面内的任何一条直线都垂直,即“线面垂直,则线线垂直”,这是我们判定两条直线垂直时经常使用的一种重要方法.2.直线和平面垂直的判定定理(1)文字语言:如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直.(2)图形语言:如图所示 .(3)符号语言:a α,b α,a∩b=A,l⊥a,l⊥b⇒l⊥α.[点睛]判定定理的条件中,“平面内两条相交直线”是关键性词语,此处强调相交,若两条直线不相交(即平行),即使直线垂直于平面内无数条直线也不能判断直线与平面垂直.[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若直线l垂直于平面α,则l与平面α内的直线可能相交,可能异面,也可能平行.( )(2)若a∥b,a α,l⊥α,则l⊥b.( )(3)若a⊥b,b⊥α,则a∥α.( )答案:(1)×(2)√(3)×2.若三条直线OA,OB,OC两两垂直,则直线OA垂直于( )A.平面OAB B.平面OACC.平面OBC D.平面ABC答案:C3.已知直线l⊥平面α,则经过l且和α垂直的平面( )A.有一个B.有两个C.有无数个D.不存在答案:C4.一条直线和三角形的两边同时垂直,则这条直线和三角形的第三边的位置关系是( ) A.平行B.垂直C.相交不垂直D.不确定答案:B直线与平面垂直关系的判断[典例]①如果直线l与平面α内的两条直线垂直,则l⊥α;②如果直线l与平面α内的一条直线垂直,则l⊥α;③如果直线l不垂直于α,则α内没有与l垂直的直线;④如果直线l不垂直于α,则α内也可以有无数条直线与l垂直.A.0 B.1C.2 D.3[解析]当α内的两条直线平行时,l与α不一定垂直,故①不对;当l与α内的一条直线垂直时,不能保证l与α垂直,故②不对;当l与α不垂直时,l可能与α内的无数条直线垂直,故③不对;④正确.故选B.[答案] B解决此类问题常用的方法(1)依据定义、定理条件才能得出结论的,可结合符合题意的图形作出判断;(2)否定命题时只需举一个反例;(3)寻找恰当的特殊模型(如构造长方体)进行筛选.[活学活用]如果一条直线垂直于一个平面内的:①三角形的两边;②梯形的两边;③圆的两条直径;④正五边形的两边.能保证该直线与平面垂直的是________(填序号).解析:根据直线与平面垂直的判定定理,平面内这两条直线必须是相交的,①③④中给定的两直线一定相交,能保证直线与平面垂直.而②梯形的两边可能是上、下底边,它们互相平行,不满足定理条件.故填①③④.答案:①③④[典例]如图所示,Rt△ABC所在的平面外一点S,SA=SB=SC,点D为斜边AC的中点.求证:直线SD⊥平面ABC.[证明]∵SA=SC,点D为斜边AC的中点,∴SD⊥AC.连接BD,在Rt△ABC中,则AD=DC=BD,∴△ADS≌△BDS,∴SD⊥BD.又AC∩BD=D,∴SD⊥平面ABC.[一题多变]1.[变条件,变结论]在本例中,若AB=BC,其他条件不变,求BD与平面SAC的位置关系.解:∵AB=BC,点D为斜边AC的中点,∴BD⊥AC.又由典例知SD⊥平面ABC,∴SD⊥BD.于是BD垂直于平面SAC内的两条相交直线,故BD⊥平面SAC.2.[变条件,变结论]将本例改为:已知四棱锥P-ABCD的底面是菱形,且PA=PC,PB=PD.若O是AC与BD的交点,求证:PO⊥平面ABCD.证明:在△PBD中,PB=PD,O为BD的中点,∴PO⊥BD.在△PAC中,PA=PC,O为AC的中点,∴PO⊥AC,又∵AC∩BD=O,∴PO⊥平面ABCD.证明线面垂直的方法(1)线面垂直的定义(2)线面垂直的判定定理(3)如果两条平行直线的一条直线垂直于一个平面,那么另一条直线也垂直于这个平面.(4)如果一条直线垂直于两个平行平面中的一个平面,那么它也垂直于另一个平面.层级一学业水平达标1.若直线a⊥平面α,b∥α,则a与b的关系是( )A.a⊥b,且a与b相交B.a⊥b,且a与b不相交C.a⊥bD.a与b不一定垂直解析:选C过直线b作一个平面β,使得β∩α=c,则b∥c.因为直线a⊥平面α,c α,所以a⊥c.因为b∥c,所以a⊥b.当b与a相交时为相交垂直,当b与a不相交时为异面垂直,故选C.2.已知m和n是两条不同的直线,α和β是两个不重合的平面,那么下面给出的条件中,一定能推出m⊥β的是( )A.α∥β,且m⊂αB.m∥n,且n⊥βC.m⊥n,且n⊂βD.m⊥n,且n∥β解析:选B A中,由α∥β,且m⊂α,知m∥β;B中,由n⊥β,知n垂直于平面β内的任意直线,再由m∥n,知m也垂直于β内的任意直线,所以m⊥β,符合题意;C、D中,m⊂β或m∥β或m与β相交,不符合题意,故选B.3.下列四个命题中,正确的是( )①若一条直线垂直于一个平面内的无数条直线,则这条直线与这个平面垂直;②若一条直线平行于一个平面,则垂直于这条直线的直线必垂直于这个平面;③若一条直线平行于一个平面,另一条直线垂直于这个平面,则这两条直线互相垂直;④若两条直线垂直,则过其中一条直线有惟一一个平面与另一条直线垂直.A.①②B.②③C.②④D.③④解析:选D①②不正确.4.如图,α∩β=l,点A,C∈α,点B∈β,且BA⊥α,BC⊥β,那么直线l与直线AC的关系是()A.异面B.平行C.垂直D.不确定解析:选C∵BA⊥α,α∩β=l,l α,∴BA⊥l.同理BC⊥l.又BA∩BC=B,∴l⊥平面ABC.∵AC 平面ABC,∴l⊥AC.5.若两直线l1与l2异面,则过l1且与l2垂直的平面( )A.有且只有一个B.可能存在,也可能不存在C.有无数多个D.一定不存在解析:选B当l1⊥l2时,过l1且与l2垂直的平面有一个,当l1与l2不垂直时,过l1且与l2垂直的平面不存在.6.在三棱锥V-ABC中,当三条侧棱VA,VB,VC之间满足条件________时,有VC⊥AB.(注:填上你认为正确的条件即可)解析:只要VC⊥平面VAB,即有VC⊥AB;故只要VC⊥VA,VC⊥VB即可.答案:VC⊥VA,VC⊥VB(答案不唯一,只要能保证VC⊥AB即可)7.如图所示,∠BCA=90°,PC⊥平面ABC,则在△ABC,△PAC的边所在的直线中:(1)与PC垂直的直线有________;(2)与AP垂直的直线有________.解析:(1)因为PC⊥平面ABC,AB,AC,BC 平面ABC,所以与PC垂直的直线有AB,AC,BC.(2)∠BCA=90°,即BC⊥AC,又BC⊥PC,AC∩PC=C,所以BC⊥平面PAC.又AP 平面PAC,所以BC⊥AP.答案:(1)AB,AC,BC(2)BC8.在△ABC中,AB=AC=5,BC=6,PA⊥平面ABC,PA=8,则P到BC的距离是________.解析:如图所示,作PD⊥BC于D,连接AD.∵PA⊥平面ABC,∴PA⊥BC.又PD∩PA=P,∴CB⊥平面PAD,∴AD⊥BC.在△ACD中,AC=5,CD=3,∴AD=4.在Rt△PAD中,PA=8,AD=4,∴PD=82+42=4 5.答案:4 59.如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,AP=AB=2,BC=2 2,E,F分别是AD,PC的中点.证明:PC⊥平面BEF.证明:如图,连接PE,EC,在Rt△PAE和Rt△CDE中,PA=AB=CD,AE=DE,∴PE=CE,即△PEC是等腰三角形.又F是PC的中点,∴EF⊥PC.又BP=AP2+AB2=22=BC,F是PC的中点,∴BF⊥PC.又BF∩EF=F,∴PC⊥平面BEF.10.如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中.求证:BD1⊥平面AB1C.证明:连接BD,则BD⊥AC.又∵DD1⊥平面ABCD,AC 平面ABCD,∴DD1⊥AC.又DD1∩BD=D,∴AC⊥平面BDD1.∵BD1 平面BDD1,∴AC⊥BD1.同理B1C⊥BD1.又AC∩B1C=C, ∴BD1⊥平面AB1C.层级二应试能力达标1.直线l⊥平面α,直线m α,则l与m不可能( )A.平行B.相交C.异面D.垂直解析:选A∵直线l⊥平面α,∴l与α相交.又∵m α,∴l与m相交或异面.由直线与平面垂直的定义,可知l⊥m.故l与m不可能平行.2.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,与AD1垂直的平面是( )A.平面DD1C1C B.平面A1DB1C.平面A1B1C1D1D.平面A1DB答案:B3.如图,O为正方体ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD的中心,则下列直线中与B1O垂直的是( )A.A1D B.AA1C.A1D1D.A1C1解析:选D由题易知,A1C1⊥平面BB1D1D,又OB1 平面DD1B1B,∴A1C1⊥B1O.4.已知两条直线m,n,两个平面α,β,给出下列四个命题:①m∥n,m⊥α⇒n⊥α;②α∥β,m α,n β⇒m∥n;③m∥n,m∥α⇒n∥α;④α∥β,m∥n,m⊥α⇒n⊥β.其中正确命题的序号是( )A.①③B.②④C.①④D.②③解析:选C①正确;对于②,分别位于两个平行平面内的两条直线必没有公共点,但它们不一定平行,也可能异面,因此②是错误的;对于③,直线n也可能位于平面α内,因此③是错误的;对于④,由m⊥α且α∥β,得m⊥β,又m∥n,故n⊥β,因此④是正确的.5.设l,m,n为三条不同的直线,α为一个平面,给出下列命题:①若l⊥α,则l与α相交;②若m α,n α,l⊥m,l⊥n,则l⊥α;③若l∥m,m∥n,l⊥α,则n⊥α;④若l∥m,m⊥α,n⊥α,则l∥n.其中正确命题的序号为________.解析:①显然正确;对②,只有当m,n相交时,才有l⊥α,故②错误;对③,由l∥m,m∥n⇒l∥n,由l⊥α,得n⊥α,故③正确;对④,由l∥m,m⊥α⇒l⊥α,再由n⊥α⇒l∥n,故④正确.答案:①③④6.如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ABC=90°,M为线段BB1上的一动点,则直线AM与直线BC的位置关系为________.解析:∵AA1⊥平面ABC,BC 平面ABC,∴BC⊥AA1.∵∠ABC=90°,∴BC⊥AB.又AB∩AA1=A,∴BC⊥平面AA1B1B.又AM 平面AA1B1B,∴AM⊥BC.答案:垂直7.如图,AB是圆O的直径,PA垂直于圆O所在的平面,M是圆周上任意一点,AN⊥PM,垂足为N.求证:AN⊥平面PBM.证明:设圆O所在的平面为α,∵PA⊥α,且BM α,∴PA⊥BM.又∵AB为⊙O的直径,点M为圆周上一点,∴AM⊥BM.由于直线PA∩AM=A,∴BM⊥平面PAM,而AN 平面PAM,∴BM⊥AN.∴AN与PM,BM两条相交直线互相垂直.故AN⊥平面PBM.8.如图,在三棱锥A-BCD中,AB⊥CD,AD⊥BC.求证:AC⊥BD.证明:过A作AG⊥平面BCD于G,连接BG,则AG⊥CD.又AB⊥CD,AG∩AB=A,∴CD⊥平面ABG.∵BG 平面ABG,∴CD⊥BG.连接DG,同理DG⊥BC,∴G是△BCD的垂心.连接CG,则CG⊥BD,又AG⊥BD,AG∩CG=G,∴BD⊥平面ACG,又AC 平面ACG,∴AC⊥BD.第二课时 平面与平面垂直的判定预习课本P37~39,思考并完成以下问题(1)二面角的概念是什么?如何求二面角的平面角?(2)平面与平面垂直的概念及判定定理的内容是什么?[新知初探]1.二面角及其平面角(1)半平面:一个平面内的一条直线,把这个平面分成两部分,其中的每一部分都叫做半平面.(2)二面角:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角,这条直线叫作二面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面.(3)二面角的记法:以直线AB 为棱,半平面α,β为面的二面角,记作:二面角面α-AB -β. (4)二面角的平面角:以二面角的棱上任一点O 为端点,在两个半平面内分别作垂直于棱l 的两条射线OA ,OB ,则这两条射线所成的角∠AOB 叫作二面角的平面角.(5)直二面角:平面角是直角的二面角叫作直二面角. (6)二面角θ的取值范围为0°≤θ≤180°.[点睛] (1)当二面角的两个半平面重合时,规定二面角的大小为0°; (2)二面角的大小为90°时,两个平面互相垂直.(3)当二面角的两个半平面合成一个平面时,规定二面角的大小为180°. 2.两个平面互相垂直的定义两个平面相交,如果所成的二面角是直二面角,就说这两个平面互相垂直. 3.两个平面互相垂直的判定定理(1)文字语言:如果一个平面经过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直. (2)图形语言:如图所示(3)符合语言:⎭⎪⎬⎪⎫a ⊥βa α⇒α⊥β.[点睛] 对面面垂直的判定定理的理解(1)该定理可简记为“线面垂直,则面面垂直”.(2)定理的关键词是“过另一面的垂线”,所以应用的关键是在平面内寻找另一个面的垂线.(3)线、面之间的垂直关系存在如下转化特征:线线垂直⇒线面垂直⇒面面垂直,这体现了立体几何问题求解的转化思想,应用时要灵活把握.[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若l⊥α,则过l有无数个平面与α垂直.( )(2)两垂直的平面的二面角的平面角大小为90°.( )(3)若α⊥β,a α,b β,则a⊥b.( )答案:(1)√(2)√(3)×2.在二面角α-l-β的棱l上任选一点O,若∠AOB是二面角α-l-β的平面角,则必须具有的条件是( ) A.AO⊥BO,AO α,BO βB.AO⊥l,BO⊥lC.AB⊥l,AO α,BO βD.AO⊥l,BO⊥l,且AO α,BO β答案:D3.如图,在正方体ABCD-A′B′C′D′中,二面角D′-AB-D的大小为________.答案:45°[典例]如图所示,在四面体ABCS中,已知∠BSC=90°,∠BSA=∠CSA=60°,又SA=SB=SC.求证:平面ABC⊥平面SBC.[证明][法一利用定义证明]因为∠BSA=∠CSA=60°,SA=SB=SC,所以△ASB和△ASC是等边三角形,则有SA=SB=SC=AB=AC,设其值为a,则△ABC和△SBC为共底边BC的等腰三角形.取BC 的中点D ,如图所示,连接AD ,SD ,则AD ⊥BC ,SD ⊥BC , 所以∠ADS 为二面角A -BC -S 的平面角. 在Rt △BSC 中,因为SB =SC =a , 所以SD =22a ,BD =BC 2=22a . 在Rt △ABD 中,AD =22a , 在△ADS 中,因为SD 2+AD 2=SA 2,所以∠ADS =90°,即二面角A -BC -S 为直二面角,故平面ABC ⊥平面SBC . [法二 利用判定定理证明]因为SA =SB =SC ,且证明∠BSA =∠CSA =60°, 所以SA =AB =AC ,所以点A 在平面SBC 上的射影为△SBC 的外心. 因为△SBC 为直角三角形,所以点A 在△SBC 上的射影D 为斜边BC 的中点, 所以AD ⊥平面SBC .又因为AD 平面ABC ,所以平面ABC ⊥平面SBC .(1)证明平面与平面垂直的方法:①利用定义:证明二面角的平面角为直角;②利用面面垂直的判定定理:如果一个平面经过另一个平面的一条垂线,则这两个平面互相垂直.(2)根据面面垂直的定义判定两平面垂直,实质上是把问题转化成了求二面角的平面角,通常情况下利用判定定理要比定义简单些,这也是证明面面垂直的常用方法,即要证面面垂直,只要转证线面垂直,其关键与难点是在其中一个平面内寻找一直线与另一平面垂直.[活学活用]如图所示,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,求证:平面A 1BD ⊥平面AA 1C 1C .证明:在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中, ∵AA 1⊥平面ABCD , BD 平面ABCD , ∴AA 1⊥BD .又在正方形ABCD 中,AC ⊥BD , 又AC ∩AA 1=A , ∴BD ⊥平面AA 1C 1C . 又∵BD 平面A 1BD ,∴平面A1BD⊥平面AA1C1C.二面角的求法[典例]如图,三棱锥V-ABC中,VA=VB=AC=BC=2,AB=23,VC=1,试画出二面角V-AB-C的平面角,并求它的大小.[解]如图,取AB的中点D,连VD,CD.∵VA=VB=AC=BC,∴VD⊥AB,CD⊥AB.∴∠VDC就是二面角V-AB-C的平面角.在△VAB中,∵VA=VB=2,AB=23,∴VD=1.同理CD=1.又VC=1,∴△VCD为等边三角形∴∠VDC=60°.即二面角V-AB-C的平面角的大小是60°.求二面角的三种方法(1)定义法:在二面角的棱上找一点,在两个半平面内过该点分别作垂直于棱的射线.(2)垂面法:过棱上一点作与棱垂直的平面,该平面与二面角的两个半平面形成交线,这两条射线(交线)所成的角,即为二面角的平面角.(3)垂线法:利用线面垂直的性质来寻找二面角的平面角,这是最常用也是最有效的一种方法.[活学活用]如图,已知Rt△ABC,斜边BC α,点A∉α,AO⊥α,O为垂足,∠ABO=30°,∠ACO=45°,求二面角A-BC-O的大小.解:如图,在平面α内,过O作OD⊥BC,垂足为点D,连接AD,设CO=a.∵AO⊥α,BC α,∴AO⊥BC.又AO∩OD=O,∴BC⊥平面AOD.而AD 平面AOD,∴AD⊥BC,∴∠ADO是二面角A-BC-O的平面角.由AO⊥α,OB α,OC α,知AO⊥OB,AO⊥OC.∵∠ABO=30°,∠ACO=45°,CO=a,∴AO=a,AC=2a,AB=2a.在Rt△ABC中,∠BAC=90°,∴BC=AC2+AB2=6a,∴AD=AB·ACBC=2a·2a6a=233a.在Rt△AOD中,sin∠ADO=AOAD=a233a=32.∴∠ADO=60°,即二面角A-BC-O的大小是60°.线面、面面垂直的综合问题[如图,PA⊥⊙O所在的平面,AB是⊙O的直径,C是⊙O上一点,AE⊥PB于E,AF⊥PC于F,求证:(1)平面AEF⊥平面PBC;(2)PB⊥EF.[证明](1)∵AB是⊙O的直径,C在圆上,∴AC⊥BC.又PA⊥平面ABC,BC 平面ABC,∴PA⊥BC.又AC∩PA=A,∴BC⊥平面PAC.又AF 平面PAC,∴BC⊥AF.又AF⊥PC,PC∩BC=C,∴AF⊥平面PBC.又AF 平面AEF,∴平面AEF⊥平面PBC.(2)由(1)知AF⊥平面PBC,∴AF⊥PB.又AE⊥PB,AE∩AF=A,∴PB⊥平面AEF.又EF 平面AEF,∴PB⊥EF.线线、线面、面面垂直的相互转化解决线线、线面、面面垂直关系要注意三种垂直关系的转化的关系,即线线垂直⇒线面垂直⇒面面垂直.[活学活用]如图,在四棱锥P-ABCD中,底面是边长为a的正方形,侧棱PD=a,PA=PC=2a,求证:(1)PD⊥平面ABCD;(2)平面PAC⊥平面PBD.证明:(1)∵PD=a,DC=a,PC=2a,∴PC2=PD2+DC2.则PD⊥DC.同理可证PD⊥AD.又∵AD∩DC=D,且AD,DC 平面ABCD,∴PD⊥平面ABCD.(2)由(1)知PD⊥平面ABCD,又∵AC 平面ABCD,∴PD⊥AC.∵四边形ABCD是正方形,∴AC⊥BD.又∵BD∩PD=D,且PD,BD 平面PBD,∴AC⊥平面PBD.又∵AC 平面PAC,∴平面PAC⊥平面PBD.层级一学业水平达标1.设a,b是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则下列命题中正确的是( )A.若a∥b,a∥α,则b∥αB.若α⊥β,a∥α,则a⊥βC.若α⊥β,a⊥β,则a∥αD.若a⊥b,a⊥α,b⊥β,则α⊥β解析:选D A错,可能b α;B错;C错,可能a α.只有D正确.2.已知直线a,b与平面α,β,γ,下列能使α⊥β成立的条件是( )A.α⊥γ,β⊥γB.α∩β=a,b⊥a,b⊂βC.a∥β,a∥αD.a∥α,a⊥β解析:选D由a∥α,知α内必有直线l与a平行.而a⊥β,∴l⊥β,∴α⊥β.3.从空间一点P向二面角α-l-β的两个面α,β分别作垂线PE,PF,E,F为垂足,若∠EPF=6 0°,则二面角α-l-β的平面角的大小是( )A.60°B.120°C.60°或120°D.不确定解析:选C若点P在二面角内,则二面角的平面角为120°;若点P在二面角外,则二面角的平面角为60°.4.如图,四边形ABCD中,AD∥BC,AD=AB,∠BCD=45°,∠BAD=90°,将△ABD沿BD 折起,使平面ABD ⊥平面BCD ,构成几何体A -BCD ,则在几何体A -BCD 中,下列结论正确的是( )A .平面ABD ⊥平面ABCB .平面ADC ⊥平面BDC C .平面ABC ⊥平面BDCD .平面ADC ⊥平面ABC解析:选D 由已知得BA ⊥AD ,CD ⊥BD , 又平面ABD ⊥平面BCD ,∴CD ⊥平面ABD , 从而CD ⊥AB ,故AB ⊥平面ADC .又AB 平面ABC ,∴平面ABC ⊥平面ADC .5.如图,已知PA ⊥矩形ABCD 所在的平面,则图中互相垂直的平面有( ) A .1对 B .2对 C .3对D .5对解析:选D ∵DA ⊥AB ,DA ⊥PA ,∴DA ⊥平面PAB .同理BC ⊥平面PAB ,又AB ⊥平面PAD ,∴DC ⊥平面PAD ,∴平面PAD ⊥平面BCD ,平面PAB ⊥平面ABCD ,平面PBC ⊥平面PAB ,平面PAB ⊥平面PAD ,平面PDC ⊥平面PAD ,共5对.6.如果规定:x =y ,y =z ,则x =z ,叫作x ,y ,z 关于相等关系具有传递性,那么空间三个平面α,β,γ关于相交、垂直、平行这三种关系中具有传递性的是________.解析:由平面与平面的位置关系及两个平面平行、垂直的定义、判定定理,知平面平行具有传递性,相交、垂直都不具有传递性.答案:平行7.如图,平面ABC ⊥平面BDC ,∠BAC =∠BDC =90°,且AB =AC =a ,则AD =________.解析:取BC 中点M ,则AM ⊥BC ,由题意得AM ⊥平面BDC , ∴△AMD 为直角三角形,AM =MD =22a .∴AD =22a ×2=a . 答案:a8.如图,△ABC 是等腰直角三角形,∠BAC =90°,AB =AC =1,将△ABC 沿斜边BC 上的高AD 折叠,使平面ABD ⊥平面ACD ,则折叠后BC =________.解析:由题意知,BD ⊥AD ,由于平面ABD ⊥平面ACD . ∴BD ⊥平面ADC .又DC 平面ADC ,∴BD ⊥DC . 连接BC ,则BC =BD 2+DC 2= ⎝⎛⎭⎫222+⎝⎛⎭⎫222=1. 答案:19.如图所示,四边形ABCD 是平行四边形,直线SC ⊥平面ABCD ,E 是SA 的中点,求证:平面EDB ⊥平面ABCD .证明:连接AC ,交BD 于点F ,连接EF ,∴EF 是△SAC 的中位线, ∴EF ∥SC .∵SC ⊥平面ABCD , ∴EF ⊥平面ABCD . 又EF 平面EDB . ∴平面EDB ⊥平面ABCD .10.如图,四边形ABCD 为菱形,∠ABC =120°,E ,F 是平面ABCD 同一侧的两点,BE ⊥平面ABCD ,DF ⊥平面ABCD ,BE =2DF ,AE ⊥EC .求证:平面AEC ⊥平面AFC .证明:如图,连接BD ,设BD ∩AC 于点G ,连接EG ,FG ,EF .在菱形ABCD 中,不妨设GB =1.由∠ABC =120°,可得AG =GC = 3.由BE ⊥平面ABCD ,AB =BC , 可知AE =EC .又AE ⊥EC ,所以EG =3,且EG ⊥AC . 在Rt △EBG 中,可得BE =2,故DF =22. 在Rt △FDG 中,可得FG =62. 在直角梯形BDFE 中, 由BD =2,BE =2,DF =22,可得EF=32 2.从而EG2+FG2=EF2,所以EG⊥FG.又AC∩FG=G,所以EG⊥平面AFC.因为EG 平面AEC,所以平面AEC⊥平面AFC.层级二应试能力达标1.对于直线m,n和平面α,β,能得出α⊥β的一个条件是( )A.m⊥n,m∥α,n∥βB.m⊥n,α∩β=m,n αC.m∥n,n⊥β,m αD.m∥n,m⊥α,n⊥β解析:选C∵n⊥β,m∥n,∴m⊥β,又m α,由面面垂直的判定定理,得α⊥β.2.空间四边形ABCD中,若AD⊥BC,BD⊥AD,那么有( )A.平面ABC⊥平面ADCB.平面ABC⊥平面ADBC.平面ABC⊥平面DBCD.平面ADC⊥平面DBC解析:选D如图,∵AD⊥BC,AD⊥BD,BC∩BD=B,∴AD⊥平面BCD.又∵AD 平面ADC,∴平面ADC⊥平面DBC.3.如果直线l,m与平面α,β,γ满足:l=β∩γ,l∥α,m α和m⊥γ,那么必有( )A.α⊥γ且l⊥m B.α⊥γ且m∥βC.m∥β且l⊥m D.α∥β且α⊥γ解析:选A B错,有可能m与β相交;C错,有可能m与β相交;D错,有可能α与β相交.4.如图,在四面体P-ABC中,AB=AC,PB=PC,D,E,F分别是棱AB,BC,CA的中点,则下列结论中不一定成立的是( )A.BC∥平面PDFB.DF⊥平面PAEC.平面PDF⊥平面PAED.平面PDF⊥平面ABC解析:选D因为D,F分别为AB,AC的中点,则DF为△ABC的中位线,则BC∥DF,依据线面平行的判定定理,可知BC∥平面PDF,A成立.又E为BC的中点,且PB=PC,AB=AC,则BC⊥PE,BC⊥AE,依据线面垂直的判定定理,可知BC⊥平面PAE.因为BC∥DF,所以DF⊥平面PAE,B成立.又DF 平面PDF,则平面PDF⊥平面PAE,C成立.要使平面PDF⊥平面ABC,已知AE⊥DF,则必须有AE⊥PD或AE⊥PF,由条件知此垂直关系不一定成立,故选D.5.如图所示,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,且底面各边都相等,M是PC上的一动点,当点M满足________时,平面MBD⊥平面PCD.(只要填写一个你认为是正确的条件即可)解析:连接AC,则AC⊥BD,因为PA⊥平面ABCD,BD 平面ABCD,所以PA⊥BD.又AC∩PA=A,所以BD⊥平面PAC.因为PC 平面PAC,所以BD⊥PC.所以当DM⊥PC(或BM⊥PC)时,即有PC⊥平面MBD.而PC 平面PCD,所以平面MBD⊥平面PCD.答案:DM⊥PC(或BM⊥PC)6.如图,检查工件的相邻两个面是否垂直时,只要用曲尺的一边紧靠在工件的一个面上,另一边在工件的另一个面上转动,观察尺边是否和这个面密合就可以了,其原理是利用了________.解析:如图所示,因为OA⊥OB,OA⊥OC,OB β,OC β,且OB∩OC=O,根据线面垂直的判定定理,可得OA⊥β,又OA α,根据面面垂直的判定定理,可得α⊥β.答案:面面垂直的判定定理7.如图,已知三棱锥P-ABC,∠ACB=90°,D为AB的中点,且△PDB是正三角形,PA⊥P C.求证:(1)PA⊥平面PBC;(2)平面PAC⊥平面ABC.证明:(1)因为△PDB是正三角形,所以∠BPD=60°,因为D是AB的中点,所以AD=BD=PD.又∠ADP=120°,所以∠DPA=30°,所以∠DPA+∠BPD=90°,所以PA⊥PB.又PA⊥PC,PB∩PC=P,所以PA⊥平面PBC.(2)因为PA⊥平面PBC,所以PA⊥BC.因为∠ACB=90°,所以AC⊥BC.又PA∩AC=A,所以BC⊥平面PAC.因为BC 平面ABC,所以平面PAC ⊥平面ABC .8.如图所示,在矩形ABCD 中,已知AB =12AD ,E 是AD 的中点,沿BE 将△ABE 折起至△A ′BE 的位置,使A ′C =A ′D ,求证:平面A ′BE ⊥平面BCDE .证明:如图所示,取CD 的中点M ,BE 的中点N ,连接A ′M ,A ′N ,MN ,则MN ∥BC . ∵AB =12AD ,E 是AD 的中点,∴AB =AE ,即A ′B =A ′E . ∴A ′N ⊥BE .∵A ′C =A ′D , ∴A ′M ⊥CD .在四边形BCDE 中,CD ⊥MN , 又MN ∩A ′M =M , ∴CD ⊥平面A ′MN .又A ′N 平面A ′MN ,∴CD ⊥A ′N . ∵DE ∥BC 且DE =12BC ,∴BE 必与CD 相交.∴A ′N ⊥平面BCDE . 又A ′N 平面A ′BE , ∴平面A ′BE ⊥平面BCDE .6.2 垂直关系的性质预习课本P39~41,思考并完成以下问题(1)线面垂直的性质定理的内容是什么?有什么作用?(2)面面垂直的性质定理的内容是什么?有什么作用?(3)应用面面垂直性质定理时应注意什么?[新知初探]1.直线与平面垂直的性质定理(1)文字语言:如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平行. (2)图形语言:(3)符号语言:⎭⎪⎬⎪⎫a ⊥αb ⊥α⇒a ∥b . (4)作用:①线面垂直⇒线线平行;②作平行线. [点睛] 剖析直线与平面垂直的性质定理(1)该定理考查的是在直线与平面垂直的条件下,可得出什么结论.(2)定理给出了判定两条直线平行的另一种方法(只要判定这两条直线都与同一个平面垂直). (3)定理揭示了空间中“平行”与“垂直”关系的内在联系,提供了“垂直”与“平行”关系相互转化的依据.2.平面和平面垂直的性质定理(1)文字语言:如果两个平面互相垂直,那么在一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平面.(2)图形语言:(3)符号语言:⎭⎪⎬⎪⎫α⊥βα∩β=la αa ⊥l⇒a ⊥β. (4)作用:①面面垂直⇒线面垂直;②作面的垂线. [点睛] 对面面垂直的性质定理的理解 (1)定理成立的条件有三个: ①两个平面互相垂直; ②直线在其中一个平面内; ③直线与两平面的交线垂直.(2)定理的实质是由面面垂直得线面垂直,故可用来证明线面垂直. (3)已知面面垂直时,可以利用此定理转化为线面垂直,再转化为线线垂直.[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)已知直线a 和直线c ,a ⊥α,若c ∥a ,则c ⊥α.( )(2)如果两个平面互相垂直,那么一个平面内的直线不一定垂直于另一个平面.( ) (3)如果两个平面互相垂直,那么过交线上的一点垂直于交线的直线,垂直于另一个平面.()(4)如果两个平面互相垂直,那么分别在两个平面内的两条直线分别平行或垂直.( )答案:(1)√(2)√(3)×(4)×2.已知直线a,b,平面α,且a⊥α,下列条件中,能推出a∥b的是( )A.b∥αB.b αC.b⊥αD.b与α相交答案:C3.若平面α⊥平面β,平面β⊥平面γ,则( )A.α∥γB.α⊥γC.α与γ相交但不垂直D.以上都有可能答案:D4.若两个平面互相垂直,在第一个平面内的一条直线a垂直于第二个平面内的一条直线b,那么( )A.直线a垂直于第二个平面B.直线b垂直于第一个平面C.直线a不一定垂直于第二个平面D.过a的平面必垂直于过b的平面答案:C直线与平面垂直的性质及应用[典例]如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是AB上一点,N是A1C的中点,MN⊥平面A1DC.求证:MN∥AD1.[证明]因为四边形ADDA1为正方形,所以AD1⊥A1D.1又因为CD⊥平面ADD1A1,AD1 平面ADD1A1,所以CD⊥AD1.因为A1D∩CD=D,所以AD1⊥平面A1DC.又因为MN⊥平面A1DC,所以MN∥AD1.证明线线平行的五种方法(1)利用线线平行定义:证共面且无公共点;(2)利用三线平行公理:证两线同时平行于第三条直线;(3)利用线面平行的性质定理:把证线线平行转化为证线面平行;(4)利用线面垂直的性质定理:把证线线平行转化为证线面垂直;(5)利用面面平行的性质定理:把证线线平行转化为证面面平行.[活学活用]如图,已知平面α∩平面β=l,EA⊥α,垂足为A,EB⊥β,垂足为B,直线a β,a⊥AB.求证:a∥l.证明:因为EA⊥α,α∩β=l,即l α,所以l⊥EA.同理l⊥EB.又EA∩EB=E,所以l⊥平面EAB.因为EB⊥β,a β,所以EB⊥a,又a⊥AB,EB∩AB=B,所以a⊥平面EAB.由线面垂直的性质定理,得a∥l.面面垂直性质定理的应用[典例]已知P是△ABC所在平面外的一点,且PA⊥平面ABC,平面PAC⊥平面PBC,求证:BC⊥AC.[证明]如图,在平面PAC内作AD⊥PC于点D,∵平面PAC⊥平面PBC,AD 平面PAC,且AD⊥PC,∴AD⊥平面PBC,又BC 平面PBC,∴AD⊥BC.∵PA⊥平面ABC.BC 平面ABC,∴PA⊥BC,∵AD∩PA=A,∴BC⊥平面PAC,又AC 平面PAC,∴BC⊥AC.若所给题目中有面面垂直的条件,一般要利用面面垂直的性质定理将其转化为线面垂直、线线垂直.应用面面垂直的性质定理,注意三点:①两个平面垂直是前提条件;②直线必须在其中一个平面内;③直线必须垂直于它们的交线.[活学活用]如图所示,P 是四边形ABCD 所在平面外的一点,四边形ABCD 是边长为a 的菱形,G 为AD 的中点,且∠DAB =60°.侧面PAD 为正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD .求证:(1)BG ⊥平面PAD ; (2)AD ⊥PB . 证明:(1)如图,在菱形ABCD 中,连接BD ,由已知∠DAB =60°, ∴△ABD 为正三角形, ∵G 是AD 的中点,∴BG ⊥AD . ∵平面PAD ⊥平面ABCD , 且平面PAD ∩平面ABCD =AD , ∴BG ⊥平面PAD . (2)如图,连接PG .∵△PAD 是正三角形,G 是AD 的中点, ∴PG ⊥AD ,由(1)知BG ⊥AD . 又∵PG ∩BG =G . ∴AD ⊥平面PBG . 而PB 平面PBG , ∴AD ⊥PB .[典例] 如图,在△BCD 中,∠BCD =90°,BC =CD =1,AB ⊥平面BCD ,∠ADB =60°,E ,F 分别是AC ,AD 上的动点,且AEAC =AF AD=λ(0<λ<1).(1)求证:无论λ为何值,总有平面BEF ⊥平面ABC . (2)当λ为何值时,平面BEF ⊥平面ACD?[解] (1)证明:∵AB ⊥平面BCD ,CD 平面BCD , ∴AB ⊥CD .∵CD ⊥BC ,AB ∩BC =B ,∴CD ⊥平面ABC . 又∵AE AC =AFAD =λ(0<λ<1),∴无论λ为何值,恒有EF ∥CD ,∴EF ⊥平面ABC . 又∵EF 平面BEF ,∴无论λ为何值,总有平面BEF ⊥平面ABC .(2)由(1)知BE ⊥EF ,∵平面BEF ⊥平面ACD ,平面BEF ∩平面ACD =EF , ∴BE ⊥平面ACD .又∵AC 平面ACD ,∴BE ⊥AC .∵BC =CD =1,∠BCD =∠ABD =90°,∠ADB =60°, ∴BD =2,∴AB =2tan 60°=6, ∴AC =AB 2+BC 2=7.由Rt △AEB ∽Rt △ABC ,得AB 2=AE ·AC , ∴AE =67,∴λ=AE AC =67.故当λ=67时,平面BEF ⊥平面ACD .(1)空间中的垂直关系有线线垂直、线面垂直、面面垂直,这三种关系不是孤立的,而是相互关联的.它们之间的转化关系如下:线线垂直 判定定理线面垂直定义线面垂直 判定定理性质定理面面垂直 (2)空间问题化成平面问题是解决立体几何问题的一个基本原则,解题时,要抓住几何图形自身的特点,如等腰(边)三角形的三线合一、中位线定理、菱形的对角线互相垂直等.还可以通过解三角形,产生一些题目所需要的条件,对于一些较复杂的问题,注意应用转化思想解决问题.[活学活用]如图所示,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E 为棱C 1D 1的中点,F 为棱BC 的中点. (1)求证:AE ⊥DA 1;(2)在线段AA 1上是否存在一点G ,使得AE ⊥平面DFG ?并说明理由.解:(1)证明:连接AD 1,BC 1,由正方体的性质可知,DA 1⊥AD 1,DA 1⊥AB ,又AB ∩AD 1=A ,∴DA 1⊥平面ABC 1D 1.又AE 平面ABC 1D 1,∴DA 1⊥AE .(2)所示G 点即为A 1点,证明如下:由(1)可知AE ⊥DA 1,取CD 的中点H ,连接AH ,EH ,由DF ⊥AH ,DF ⊥EH ,AH ∩EH =H ,可证DF ⊥平面AHE ,。
北师大版高中数学必修2课件1.6垂直关系的判定课件(数学北师大必修二)
![北师大版高中数学必修2课件1.6垂直关系的判定课件(数学北师大必修二)](https://img.taocdn.com/s3/m/85fd2e71336c1eb91a375dc7.png)
BC 和平面 PAM 垂直. P
解:⑴ ∵ ABCD A1B1C1D1 为正方体, ∴各面均为正方形,
∴ BB1 AB , BB1 BC .又∵ AB BC B , ∴ BB1 面ABCD .
⑵ ∵三棱锥 P ABC 中,各面均为全等的正三角形,
A
C
∴ AM BC , PM BC
M
B
则该直线与此平面垂直. 图形语言:
符号语言:l m ,l n ,m n=B ,m ,n l .
一、新课讲授:
2.直线与平面所成角
⑴ 定义:一条直线和一个平面相交,但不和这个平面垂直,这条直线叫 做这个平面的斜线.过斜线上斜足外的一点向平面引垂线,过 垂足和斜足的直线叫做斜线在这个平面内的射影.平面的一条 斜线和它在平面上的射影所成的锐角,叫做这条直线和这个平 面所成的角.
②如果直线 l 与平面 内的一条直线垂直,则 l ;
③如果直线 l 不垂直于 ,则 内没有与 l 垂直的直线;
④如果直线 l 不垂直于 ,则 内也可以有无数条直线与 l 垂直.
A.0
B.1
C.2
D.3
二、知识应用:
题型二 线面垂直的证明
例 2.已知 a ∥ b , a ,求证: b .
证明:设 m 是 α 内任意一条直线, ∵a⊥α,m⊂α . ∴a⊥m 而 a∥b 则 b⊥m, 根据线面垂直的定义可知 b⊥α.
二、知识应用:
题型二 证明线面平行
例 3.判断下列命题是否正确,并说明理由. ⑴ 正方体 ABCD A1B1C1D1 中,棱 BB1 和底面 ABCD 垂直. ⑵ 三棱锥 P ABC 中,各面均为全等的正三角形, M 为棱 BC 的中点,则棱
表示方法:棱为 AB 、面分别为 、 的二面角记作二面角 AB .有时为了方便,也可在、 内(棱以外的半平面
北师大版高一数学必修2《1.6.1 垂直关系的判定》
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1.6.1 垂直关系的判定知识点1:直线与平面垂直(1)直线与平面垂直的定义如果一条直线和一个平面内的任何一条直线都垂直,那么称这条直线和这个平面垂直.(2)画法:当直线与平面垂直时,通常把表示直线的线段画成和表示平面的平行四边形的横边垂直.如图所示.(3)直线与平面垂直的判定定理①文字叙述:如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么该直线与此平面垂直.②符号表示:若直线a⫋α,直线b⫋α,直线l⊥a,l⊥b,a∩b=A,则l⊥α.③图形表示:④作用:线线垂直⇒线面垂直。
【练习】垂直于梯形两腰的直线与梯形所在平面的位置关系是( )A.垂直B.斜交C.平行D.不能确定解析:梯形的两腰所在的直线相交,根据线面垂直的判定定理可知选项A正确.名师点拨理解线面垂直的判定定理注意以下几点:(1)定理可表述为“线线垂直,则线面垂直”.(2)“两条相交直线”是关键词,一定不要忽视这个条件,否则将导致结论错误,即“线不在多,相交就行”.(3)要证明一条直线与一个平面垂直,只需在平面内找到两条相交直线和该直线垂直即可,至于这两条相交直线是否和已知直线有公共点无关紧要.(4)线面垂直的判定定理与线面垂直的定义往往在证题过程中要反复交替使用.知识点2:二面角及其平面角(1)半平面的定义:一个平面内的一条直线,把这个平面分成两部分,其中的每一部分都叫作半平面.(2)二面角的定义:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫作二面角,这条直线叫作二面角的棱,这两个半平面叫作二面角的面.(3)二面角的记法:以直线AB为棱,半平面α,β为面的二面角,记作二面角α-AB-β.(4)二面角的平面角:以二面角的棱上任一点为端点,在两个半平面内分别作垂直于棱的两条射线,这两条射线所成的角叫作二面角的平面角.(5)直二面角:平面角是直角的二面角叫作直二面角.【练习】给出下列命题:①两个相交平面组成的图形叫作二面角;②异面直线a,b分别和一个二面角的两个面垂直,则a,b所成的角与这个二面角的平面角相等或互补;③二面角的平面角是从棱上一点出发,分别在两个面内作射线所成的角;④二面角的大小与其平面角的顶点在棱上的位置没有关系.其中正确的是( )A.①③B.②④C.③④D.①②解析:由二面角的定义:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫作二面角,可知①不对.画出图形,可知②正确.③中所作的射线不一定垂直于二面角的棱,故③不对.由定义知④正确.故选B.知识点3:平面与平面垂直(1)两个平面互相垂直的定义:两个平面相交,如果所成的二面角是直二面角,就说这两个平面互相垂直.(2)画法:在画两个垂直的平面时,通常把表示直立平面的平行四边形的竖边画成和表示水平平面的平行四边形的横边垂直.如图①②所示.(3)平面与平面垂直的判定定理①文字叙述:如果一个平面经过另一个平面的一条垂线,那么这两个平面互相垂直.②符号表示:③图形表示:④作用:线面垂直⇒面面垂直【练习】已知直线m,n与平面α,β,γ,下列可能使α⊥β成立的条件是( )A.α⊥γ,β⊥γB.α∩β=m,m⊥n,n⫋βC.m∥α,m∥βD.m∥α,m⊥β解析:选择适合条件的几何图形观察可得,A中α∥β或α与β相交,B中α,β相交,但不一定垂直,C中α∥β或α与β相交.名师点拨理解面面垂直的判定定理注意以下几点:(1)定理可简记为“线面垂直,则面面垂直”,因此要证明平面与平面垂直,只需在其中一个平面内找另一个平面的垂线,即证“线面垂直”.(2)两个平面垂直的判定定理,不仅仅是判定两个平面垂直的依据,而且是找出垂直于一个平面的另一个平面的依据.(3)要证α⊥β,可证α经过β的某一条垂线,也可证明β经过α的某一条垂线.思考辨析判断下列说法是否正确,正确的在后面的括号内打“√”,错误的打“×”.(1)若直线l垂直于平面α内无数条直线,则有l⊥α. ( ╳)(2)若直线l垂直于平面α内任意直线,则有l⊥α. ( √)(3)若直线l垂直于α内的一个凸五边形的两条边,则有l⊥α. ( √)(4)一个二面角的平面角有且只有一个. ( ╳)(5)若直线l与平面α交于点O,且l与α不垂直,l⫋β,则α与β一定不垂直. ( ╳)【例1】如图所示,在三棱锥A-BCD中,BC=AC,AD=BD,作BE⊥CD,E为垂足,作AH⊥BE于点H.求证:AH⊥平面BCD.证明:取AB的中点F,连接CF,DF,因为AC=BC,所以CF⊥AB.同理可得,DF⊥AB.又CF∩DF=F,所以AB⊥平面CDF.因为CD⫋平面CDF,所以AB⊥CD.又BE⊥CD,且BE∩AB=B,所以CD⊥平面ABE.因为AH⫋平面ABE,所以CD⊥AH.又AH⊥BE,BE∩CD=E,所以AH⊥平面BCD.反思感悟证明线面垂直的关键是:分析几何图形,寻找隐含的和题目中推导出的线线垂直关系,进而证明线面垂直.三角形全等、等腰三角形底边上的中线、梯形的高、菱形和正方形的对角线、三角形中的勾股定理等都是找线线垂直的方法.变式训练1:如图所示,AB是圆O的直径,PA垂直于圆O所在的平面,C是圆O上的点.求证:BC⊥平面PAC.分析:由AB是圆O的直径可知AC⊥BC,再结合PA⊥平面ABC,即可证明BC⊥平面PAC.证明:由AB是圆O的直径,得AC⊥BC.由PA⊥平面ABC,BC⫋平面ABC,得PA⊥BC.又PA∩AC=A,PA⫋平面PAC,AC⫋平面PAC,所以BC⊥平面PAC.2,E,F分别是AB,PD的中点.【例2】如图所示,PA垂直于矩形ABCD所在的平面,AD=PA=2,CD=2求证:(1)AF∥平面PCE;(2)平面PCE⊥平面PCD.分析:(1)要证AF∥平面PCE,只需证明AF平行于平面PCE内的一条直线即可,取PC的中点G,则该直线为GE. (2)要证明平面PCE⊥平面PCD,只需证明GE⊥平面PCD,而由(1)知GE∥AF,故只需证明AF⊥平面PCD即可.反思感悟怎样证明平面与平面垂直:1.证明面面垂直的方法:(1)证明两个半平面构成的二面角的平面角为90°;(2)证明一个平面经过另一个平面的一条垂线,将证明面面垂直的问题转化为证明线面垂直的问题.2.利用判定定理证明两个平面垂直时,一般方法是先从现有的直线中寻找平面的垂线,若图形中不存在这样的垂线,则可通过作辅助线来解决,而作辅助线则应有理论根据并且要有利于证明.变式训练2:已知正方形ABCD的边长为1,分别取边BC,CD的中点E,F,连接AE,EF,AF,以AE,EF,FA为折痕,折叠使点B,C,D重合于一点P.求证:(1)AP⊥EF;(2)平面APE⊥平面APF.题型三:对空间中线面关系理解不透彻而致误【典例】如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,底面ABCD为正方形,则截面ACB1与对角面BB1D1D垂直吗?纠错心得1.因为B1O与底面不垂直,就断定截面ACB1不可能与对角面BB1D1D垂直,这是毫无根据的.2.要克服上述错误,一定要将有关定理或性质的适用条件及内涵把握清楚,不能凭想当然进行毫无逻辑的论证.课后巩固练习:1.下列各种情况中,一条直线垂直于一个平面内的:①三角形的两条边;②梯形的两条边;③圆的两条直径;④正六边形的两条边.不能保证该直线与平面垂直的是( )A.①③B.②C.②④D.①②④解析:三角形的任何两边都相交;圆的任何两条直径都相交;但梯形中任意两边不一定相交,也可能平行;正六边形中也存在平行的两条边,因此不能保证该直线与平面垂直的是②④.故选C.答案:C2.在空间四边形ABCD中,若AD⊥BC,BD⊥AD,则( )A.平面ABC⊥平面ADCB.平面ABC⊥平面ADBC.平面ABC⊥平面DBCD.平面ADC⊥平面DBC解析:如图所示,∵AD⊥BC,AD⊥BD,BC∩BD=B,∴AD⊥平面BDC.又AD⫋平面ADC,∴平面ADC⊥平面DBC.答案:D3.如图所示,∠BCA=90°,PC⊥平面ABC,则在△ABC,△PAC的边所在的直线中,(1)与PC垂直的直线有;(2)与AP垂直的直线有.解析:(1)因为PC⊥平面ABC,AB,AC,BC⫋平面ABC,所以与PC垂直的直线有AB,AC,BC.(2)∠BCA=90°,即BC⊥AC.又BC⊥PC,AC∩PC=C,所以BC⊥平面PAC,PA⫋平面PAC.所以BC⊥AP.答案:(1)AB,AC,BC (2)BC4.如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1,M,N分别为A1D1和AA1的中点,则下列说法正确的个数为( )①C1M∥AC; ②BD1⊥AC; ③BC1与AC所成的角为60°; ④CD与BN为异面直线.A.1B.2C.3D.45.如图所示,四边形ABCD是菱形,PC⊥平面ABCD,E是PA的中点求证:平面BDE⊥平面ABCD.。
北师大版高中数学必修二第1章立体几何初步1.6.1.1垂直关系课件
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直线A1C1⊥BD,且A1C1与平面ABCD内的和BD平行的直线都垂直, 而A1C1与平面ABCD平行,故选项A,B,C错,正确答案是D. 答案:D
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第1课时 直线与平面垂直的判定
题型一 题型二 题型三
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第1课时 直线与平面垂直的判定
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(3)判定定理:
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第1课时 直线与平面垂直的判定
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第1课时 直线与平面垂直的判定
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直线与平面垂直 (1)定义:如果一条直线和一个平面内的任何一条直线都垂直,那 么称这条直线和这个平面垂直. (2)画法:当直线与平面垂直时,通常把表示直线的线段画成和表 示平面的平行四边形的横边垂直.如图所示.
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第1课时 直线与平面垂直的判定
题型一 题型二 题型三
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【变式训练1】 下列命题正确的是( ) A.如果一条直线垂直于平面内的一条直线,那么这条直线和这个 平面垂直 B.如果一条直线垂直于一个平面内的两条直线,那么这条直线和 这个平面垂直 C.如果一条直线垂直于一个平面内的无数条直线,那么这条直线 和这个平面垂直 D.如果一条直线垂直于一个平面内的任意一条直线,那么这条直 线和这个平面垂直
北师大版高一数学必修2《垂直关系的判定》
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6.1 垂直关系的判定要点一、直线和平面垂直的定义与判定1.直线和平面垂直的定义如果直线l 和平面α内的任意一条直线都垂直,我们就说直线l 与平面α互相垂直,记作l α⊥.直线l 叫平面α的垂线;平面α叫直线l 的垂面;垂线和平面的交点叫垂足.要点诠释:(1)定义中“平面α内的任意一条直线”就是指“平面α内的所有直线”,这与“无数条直线”不同,注意区别.(2)直线和平面垂直是直线和平面相交的一种特殊形式.(3)若,a b αα⊥⊂,则a b ⊥.2.直线和平面垂直的判定定理文字语言:一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直. 图形语言:符号语言:,,,m n m n B l l m l n ααα⊂⊂=⎫⇒⊥⎬⊥⊥⎭特征:线线垂直⇒线面垂直要点诠释:(1)判定定理的条件中:“平面内的两条相交直线”是关键性词语,不可忽视.(2)要判定一条已知直线和一个平面是否垂直,取决于在这个平面内能否找出两条相交直线和已知直线垂直,至于这两条相交直线是否和已知直线有公共点,则无关紧要.相关的重要结论:①过一点与已知直线垂直的平面有且只有一个;过一点与已知平面垂直的直线有且只有一条. ②如果两条平行线中的一条与一个平面垂直,那么另一条也与这个平面垂直.③如果两个平行平面中的一个与一条直线垂直,那么另一个也与这条直线垂直. 要点二、直线与平面所成的角1.直线与平面所成角的定义一条直线和一个平面相交,但不和这个平面垂直,这条直线叫做这个平面的斜线.过斜线上斜足外的一点向平面引垂线,过垂足和斜足的直线叫做斜线在这个平面内的射影.平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的锐角,叫做这条直线和这个平面所成的角.要点诠释:(1)直线与平面平行,直线在平面上的射影是一条直线.(2)直线与平面垂直时射影是点.(3)斜线上任一点在平面内的射影一定在斜线的射影上.2.直线与平面所成的角θ的范围:直线和平面平行或直线在平面内,θ=0°..直线和平面所成角的范围是0°≤θ≤90°.3.求斜线与平面所成角的一般步骤:(1)确定斜线与平面的交点即斜足;(2)经过斜线上除斜足外任一点作平面的垂线,确定垂足,进而确定斜线在平面内的射影;(3)解由垂线、斜线及其射影构成的直角三角形,求出线面角.要点三、二面角1.二面角定义平面内的一条直线把平面分成两部分,这两部分通常称为半平面.从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角.这条直线叫二面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面.表示方法:棱为AB 、面分别为αβ、的二面角记作二面角AB αβ--.有时为了方便,也可在αβ、内(棱以外的半平面部分)分别取点P Q 、,将这个二面角记作二面角P AB Q --.如果棱记作l ,那么这个二面角记作二面角l αβ--或P l Q --.2.二面角的平面角(1) 二面角的平面角的定义:在二面角的棱上任取一点,以该点为垂足,在两个半平面内分别作垂直于棱的射线,则这两条射线构成的角叫做二面角的平面角.(2)二面角的平面角θ的范围:0°≤θ≤180°.当两个半平面重合时,θ=0°;当两个半平面相交时,0°<θ<180°;当两个半平面合成一个平面时,θ=180°. 直线和平面相交 不垂直时,0°<<90° 垂直时,=90°二面角的大小可以用它的平面角来度量,二面角的平面角是多少度,就说这个二面角是多少度.平面角是直角的二面角叫做直二面角.(3) 二面角与平面角的对比角二面角图形定义从半面内一点出发的两条射线(半直线)所组成的图形从空间内二直线出发的两个半平面所组成的图形表示法由射线、点(顶点)、射线构成,表示为∠AOB由半平面、线(棱)、半平面构成,表示为二面角aαβ--(4) 二面角的平面角的确定方法方法1:(定义法)在二面角的棱上找一特殊点,在两个半平面内分别作垂直于棱的射线.如右图,在二面角aαβ--的棱a上任取一点O,在平面α内过点O作OA⊥a,在平面β内过点O作BO⊥a,则∠AOB为二面角aαβ--的平面角.方法2:(垂面法)过棱上一点作棱的垂直平面,该平面与二面角的两个半平面产生交线,这两条交线所成的角,即为二面角的平面角.如下图(左),已知二面角lαβ--,过棱上一点O作一平面γ,使lγ⊥,且OAγα=,OBγβ=.∴OAγ⊂,OBγ⊂,且l⊥OA,l⊥OB,∴∠AOB为二面角lαβ--的平面角.方法3:(垂线法)过二面角的一个面内一点作另一个平面的垂线,过垂足作棱的垂线,利用线面垂直可找到二面角的平面角或其补角,此种方法通常用于求二面角的所有题目,具体步骤:一找,二证,三求.如上图(右),已知二面角A-BC-D ,求作其平面角.过点A 作AE ⊥平面BCD 于E ,过E 在平面BCD 中作EF ⊥BC 于F ,连接AF .∵AE ⊥平面BCD ,BC ⊂平面BCD ,∴AE ⊥BC .又EF ⊥BC ,AE ∩EF=E ,∴BC ⊥平面AEF ,∴BC ⊥AF由垂面法可知,∠AFE 为二面角A-BC-D 的平面角.要点四、平面与平面垂直的定义与判定1.平面与平面垂直定义定义:两个平面相交,如果它们所成的二面角是直二面角,就说这两个平面垂直.表示方法:平面α与β垂直,记作αβ⊥.画法:两个互相垂直的平面通常把直立平面的竖边画成与水平平面的横边垂直.如图:2.平面与平面垂直的判定定理 文字语言:一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直.符号语言:,l l αβαβ⊥⊂⇒⊥图形语言:特征:线面垂直⇒面面垂直要点诠释:平面与平面垂直的判定定理告诉我们,可以通过直线与平面垂直来证明平面与平面垂直.通常我们将其记为“线面垂直,则面面垂直”.因此,处理面面垂直问题转化为处理线面垂直问题,进一步转化为处理线线垂直问题.以后证明平面与平面垂直,只要在一个平面内找到两条相交直线和另一个平面内的一条直线垂直即可.题型讲解:类型一:直线与平面垂直的判定例:如图,已知直三棱柱ABC—A1B1C1中,∠ACB=90°,AC=BC=2,AA1=4,D是棱AA1上的任一点,M,N分别为AB,BC1的中点.(1)求证:MN∥平面DCC1;(2)试确定点D的位置,使得DC1⊥平面DBC.【总结升华】(1)判定线面垂直的方法:①利用线面垂直定义:一直线垂直于平面内的任意直线,则这条直线垂直于该平面.②用线面垂直判定定理:一直线与平面内的两相交直线都垂直,则这条直线与平面垂直.③用线面垂直性质:两平行线之一垂直于平面,则另一条也必垂直于这个平面.(2)证明线线(或线面)垂直有时需多次运用线面垂直的定义和线面垂直的判定定理,实现线线垂直与线面垂直的相互转化.类型二:直线和平面所成的角例.如图,三棱锥A-SBC中,∠BSC=90°,∠ASB=∠ASC=60°,SA=SB=SC.求:直线AS与平面SBC所成的角.【总结升华】求直线与平面所成的角的步骤:作角,即作出或找到斜线与它的射影所成的角;证角,即证明所作的角即为所求;求角,求角或角的三角函数值.其中作角是关键,而确定斜线在平面内的射影是作角的突破口.类型三:二面角例:如图,在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,求二面角B-A 1C 1-B 1的正切值.【总结升华】求空间角如二面角、直线和平面所成的角等,都是找出或作出平面角,再把平面角放在三角形中,利用解三角形得到平面角的大小或三角函数值.举一反三:【变式1】已知Rt △ABC ,斜边BC α⊂,点A α∉,AO ⊥α,O 为垂足,∠ABO=30°,∠ACO=45°,求二面角A -BC -O 的大小.【总结升华】本题是用垂线法作二面角的平面角,求二面角的平面角关键是找出(或作出)平面角,再把平面角放到三角形中求解.类型四:平面与平面垂直的判定例、如图,在四棱锥P—ABCD中,PA=PB=PD=AB=BC=CD= DA=DB=2,E为PC的中点.(1)求证:PA∥平面BDE;(2)求证:平面PBC⊥平面PDC.举一反三:【变式1】如图所示,在四棱锥S-ABCD中,底面四边形ABCD是平行四边形,SC⊥平面ABCD,E 为SA的中点.求证:平面EBD⊥平面ABCD.。
高中数学必修2(北师版)第一章1.6 垂直关系(与最新教材完全匹配)知识点总结含同步练习题及答案
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描述:高中数学必修2(北师版知识点总结含同步练习题及答案第一章立体几何初步 1.6 垂直关系一、知识清单空间的垂直关系二、知识讲解 1.空间的垂直关系直线与平面垂直的判定如果直线与平面内的任意一条直线都垂直,我们就说直线与平面互相垂直.记作 .直线叫做平面的垂线,平面叫做直线的垂面.直线与平面垂直时,它们唯一的公共点叫做垂足.直线与平面垂直的判定定理一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直.用符号表示:,,,,.平面与平面垂直的判定定理一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直.用符号表示:,.直线与平面垂直的性质定理垂直于同一个平面的两条直线平行.用符号表示:,.平面与平面垂直的性质l αl αl ⊥αl ααl P a b ⊂αa ∩b=P l ⊥a l ⊥b ⇒l ⊥αl ⊥αl ⊂β⇒α⊥βa ⊥αb ⊥α⇒a ||b例题:平面与平面垂直的性质定理两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直.用符号来表示: ,,,.α⊥βα∩β=CD AB⊂αAB⊥CD⇒AB⊥β下列命题中,正确的序号是______.①若直线与平面内的无数条直线垂直,则 ;②若直线与平面内的一条直线垂直,则 ;③若直线不垂直于平面 ,则内没有与垂直的直线;④若直线不垂直于平面 ,则内也可以有无数条直线与垂直;⑤过一点与已知平面垂直的直线有且只有一条.解:④⑤当直线与平面内的无数条平行直线垂直时, 与不一定垂直,所以①不正确;当与内的一条直线垂直时,不能保证与平面垂直,所以②不正确;当与不垂直时,可能与内的无数条平行直线垂直,所以③不正确,④正确;过一点有且只有一条直线垂直于已知平面,所以⑤正确.故填④⑤.lαl⊥αlαl⊥αlααllααllαlαl αlαlαl α如图,三棱锥中,,底面的斜边为 , 为上一点.求证: .证明:因为 ,,所以 .又 ,,所以 .又 ,所以 .P−ABC P A⊥平面ABC Rt△ABC AB F P CBC⊥AFP A⊥平面ABC BC⊂平面ABC P A⊥BCAC⊥BC AC∩P A=A BC⊥平面P ACAF⊂平面P AC BC⊥AF如图,已知四棱锥 ,底面是菱形,,, ,点为的中点.求证:.证明:如图,连接 ,因为 ,,所以为等边三角形.因为是的中点,所以 .因为 ,,所以 .因为 ,,,所以 .又 ,所以 .P−ABCD ABCD∠DAB=60∘P D⊥平面ABCD P D=AD E AB平面P ED⊥平面P ABBD AB=AD∠DAB=60∘△ADBE AB AB⊥DEP D⊥面ABCD AB⊂平面ABCD AB⊥P DDE⊂平面P ED P D⊂平面P ED DE∩P D=D AB⊥平面P EDAB⊂平面P AB平面P ED⊥平面P AB高考不提分,赔付1万元,关注快乐学了解详情。
北师大版必修2高中数学第一章立体几何初步6垂直关系第2课时垂直关系的性质课件
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[尝试用另外一种方法解题] 法三:如图(2),在平面 α 内作直线 m⊥BC, ∵α⊥γ,α∩γ=BC,∴m⊥γ. 同理在平面 β 内作直线 n⊥BD,则 n⊥γ.∴m∥n. ∵n β,∴m∥β. 又 m α, α∩β=AB,∴m∥AB,∴AB⊥γ. 法四:过 A 作 AB1⊥γ 于 B1. ∵α⊥γ,且点 A∈α,∴AB1 α,同理 AB1 β. ∴AB1 α∩β,∴AB1 与 AB 重合,即 AB⊥γ.
同时垂直于两个平面,则这两个平面平行.③若一条直线垂
直于一个平面,则与这条直线平行的直线也垂直于这个平 面.利用这些性质可以证明线线平行、线线垂直、面面平行 及线面垂直.
练一练
1.如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是AB上一 点,N是A1C的中点,MN⊥平面A1DC. 求证:(1)MN∥AD1; (2)M是AB的中点.
=120°,平面PCD⊥平面ABCD,PC=a,PD=2a,E为PA
的中点.求证:平面EDB⊥平面ABCD.
已知:平面α∩平面β=AB,α⊥γ,β⊥γ,求证:AB⊥γ.
法二:假设 AB 不垂直于 γ, ∵α⊥γ 于 BC,在 α 内作 AB1⊥BC, 则 AB1⊥γ,在 β 内作 AB2⊥BD, 又 β⊥γ 于 BD,∴AB2⊥γ. 上述作法与过一点作平面的垂线有且只有一 条矛盾, 故 AB 不垂直于 γ 是不可能的,因此 AB⊥γ.
讲一讲 1.如图,在正方体 ABCDA1B1C1D1 中,点 E,F 分别在 A1D,AC 上,且 EF⊥A1D,EF⊥AC.求证: EF∥BD1.
[尝试解答] 证明:如图所示,连接 AB1,B1C,BD. ∵DD1⊥平面 ABCD,AC 平面 ABCD,
∴DD1⊥AC. 又∵AC⊥BD 且 BD∩DD1=D, ∴AC⊥平面 BDD1B1.
北师版数学必修2讲义:第1章 §6 6.1 垂直关系的判定
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§6垂直关系6.1 垂直关系的判定1.掌握直线与平面垂直、平面与平面垂直的定义.(重点)2.掌握直线与平面垂直、平面与平面垂直的判定定理,并能灵活应用判定定理证明直线与平面垂直、平面与平面垂直.(重点、难点)3.了解二面角、二面角的平面角的概念,会求简单的二面角的大小.(重点、易错点)[基础·初探]教材整理1直线与平面垂直的概念及判定定理阅读教材P36~P37“练习1”以上部分,完成下列问题.1.定义:如果一条直线和一个平面内的任何一条直线都垂直,那么称这条直线和这个平面垂直.2.画法:通常把表示直线的线段画成和表示平面的平行四边形的横边垂直,如图1-6-1.图1-6-13.直线与平面垂直的判定定理:平面平面判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)如果一条直线和一个平面内的两条平行直线都垂直,则该直线与此平面垂直.()(2)一条直线和一个平面内的所有直线垂直,则该直线与该平面垂直.()(3)一条直线和一个平面内的无数条直线垂直,则该直线与该平面垂直.()(4)若直线l不垂直于平面α,则α内不存在直线垂直于直线l.()【答案】(1)×(2)√(3)×(4)×教材整理2二面角阅读教材P37“练习1”以下至倒数第4行部分,完成下列问题.1.二面角的概念:(1)半平面:一个平面内的一条直线,把这个平面分成两部分,其中的每一部分都叫作半平面.(2)二面角:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫作二面角,这条直线叫作二面角的棱,这两个半平面叫作二面角的面.(3)二面角的记法:以直线AB为棱、半平面α,β为面的二面角,记作二面角α-AB-β.2.二面角的平面角:。
数学北师大版高中必修2北师大版 必修2 第一章 立体几何初步 第六节 垂直的性质定理
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§6.2 垂直关系的性质学习目标 :1.掌握直线与平面垂直的性质定理并会灵活应用2. 理解平面与平面垂直的性质定理,并能够灵活应用证明有关问题预 习 案І.相关知识直线与平面垂直以及平面与平面垂直的性质II .教材助读1. 直线与平面垂直的性质定理:垂直于同一平面的两条直线2. 平面与平面垂直的性质定理:如果两个平面互相垂直,则在一个平面内 的直线与另一个平面垂直III.预习自测1. 平面⊥α平面β,AB =⋂βα ,直线AB a a ⊥,//α,则直线a 与平面β的位置关系是2. 过一点有 条直线与已知平面垂直,过一点有 个平面与已知直线垂直,过一点有个 平面与已知平面垂直3. 若平面βα、都与直线l 垂直,则α_β我的疑惑 请将预习中不能解决的问题写下来,供课堂解决.探 究 案I.质疑探究——质疑解疑、合作探究(一)基础知识探究探究点一:如图,S 为△ABC 所在平面外一点,SA ⊥平面ABC ,平面SAB ⊥平面SBC求证:AB ⊥BC.II .当堂检测1.在下列命题中,正确命题的个数是( )① 过平面的一条垂线有且只有一个平面与已知平面垂直② 过平面外一点有且只有一个平面与已知平面垂直③ 分别过两条互相垂直直线的两个平面必垂直④ 三条共点的直线两两垂直,所得的三个平面也必两两垂直A.0B.1C.2D.32.(2009年·浙江卷·文第5题)设α,β是两个不同的平面,l 是一条直线,以下命题正确的是( )A.ββαα⊂⊥⊥l l 则若,, B.ββαα⊂l l ,则若//,// C.ββαα⊥⊥l l 则若,//, D.ββαα⊥⊥l l 则若,,//3.( 2009 年· 广东卷· 文第6 题)给定下列四个命题:① 若一个平面内的两条直线与另一个平面都平行,那么这两个平面相互平行;② 若一个平面经过另一个平面的垂线,那么这两个平面相互垂直;③垂直于同一直线的两条直线相互平行;④ 若两个平面垂直,那么一个平面内与它们的交线不垂直的直线与另一个平面也不垂直.其中,为真命题的是( )A ① 和②B ② 和③C ③ 和④D ② 和④我的收获(反思静悟、体验成功)训 练 案1. 如图,斜边为AB 的直角三角形ABC ,过点A 作PA ⊥平面ABC , AE ⊥PB ,AF ⊥PC , E 、F 分别为垂足,( l )求证:面PAC ⊥面PBC ( 2 )求证:EF ⊥PB .2.如图所示,PA ⊥矩形ABCD 所在平面,M 、N 分别是AB 、PC 的中点.(1)求证:MN ∥平面PAD ; (2)求证:MN ⊥CD ;。
高中数学第一章立体几何初步162垂直关系的性质课件北师大版必修2
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解析:(1)如图所示,取AB的中点E,连接DE,CE.因为△ADB 是等边三角形,所以DE⊥AB.
当平面ADB⊥平面ABC时, 因为平面ADB∩平面ABC=AB,所以DE⊥平面ABC,可知 DE⊥CE.由已知可得DE= 3,EC=1. 在Rt△DEC中,CD= DE2+EC2=2.
(2)当△ADB以AB为轴转动时,总有AB⊥CD. 证明:①当D在平面ABC内时, 因为AC=BC,AD=BD, 所以C,D都在线段AB的垂直平分线上,即AB⊥CD. ②当D不在平面ABC内时,由(1)知AB⊥DE. 又因AC=BC,所以AB⊥CE. 又DE∩CE=E,所以AB⊥平面CDE. 又CD 平面CDE,得AB⊥CD.综上所述,总有AB⊥CD.
类型三垂直关系的综合问题 [例3]
如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是∠DAB=60° 且边长为a的菱形,侧面PAD为正三角形,其所在平面垂直于底面 ABCD,
(1)求证:AD⊥PB; (2)若E为BC边的中点,能否在棱PC上找到一点F,使平面 DEF⊥平面ABCD,并证明你的结论.
【思路点拨】 解答本题要先从菱形、正三角形中找到其中 所蕴含的垂直关系,联系所学的判定定理与性质定理,得出结 论.
方法归纳
线面垂直的性质定理是证明两直线平行的重要依据,证明两 直线平行的常用方法:
(1)a∥b,b∥c⇒a∥c. (2)a∥α,a β,β∩α=b⇒a∥b. (3)α∥β,γ∩α=a,γ∩β=b⇒a∥b. (4)a⊥α,b⊥α⇒a∥b.
跟踪训练 1 如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是 AB上一点,N是A1C的中点,MN⊥平面A1DC.
高中数学北师版必修2 垂直关系
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垂直关系【考点透视】一、考纲指要1.掌握直线与平面垂直的定义、判定定理和性质定理,并能运用它们进行论证和解决有关的问题;2.会用三垂线定理及其逆定理证明线线垂直,并会规范地写出解题过程。
3.掌握平面与平面垂直的概念、判定定理和性质定理,并能运用它们进行推理论证和解决有关问题;4.在研究垂直问题时,要善于应用“转化”和“降维”的思想,通过线线、线面、面面平行与垂直关系的转化,从而使得问题获得解决.二、命题落点1.立体几何中的几个重要模型正四面体、正三棱锥、正四棱锥中的边边、边面、面面之间的关系为这一章节的重点内容,高考题的大部分题目都以它们为背景,如例1;2.考查线面位置关系,如例2;3.考查线面关系和空间距离的求法等基础知识,同时考查空间想象能力和推理运算能力,如例3.【典例精析】例1:(2005·北京)在正四面体P -ABC 中,D ,E ,F 分别是AB ,BC ,CA 的中点,下面四个结论中不成立的是( ) A .BC//平面PDF B .DF ⊥平面PA EC .平面PDF ⊥平面ABCD .平面PAE ⊥平面 ABC解析:如图所示:DF ∥BC 可得A 正确BC PO BC PE ⊥⊥ 可得BC ⊥平面PAE从而得DF ⊥平面PAE B 正确 PO ⊥平面ABC 则平面PAE ⊥平面ABC D 正确答案:C例2:(2005·江苏) 设γβα,,为两两不重合的平面,n m l ,,为两两A B不重合的直线,给出下列四个命题:①若γα⊥,γβ⊥,则βα||;②若α⊂m ,α⊂n ,β||m ,β||n ,则βα||;③若βα||,α⊂l ,则β||l ;④若l =βα ,m =γβ ,n =αγ ,γ||l ,则n m ||。
其中真命题的个数是( )A .1B .2C .3D .4解析:③④正确,答案: B例3:如图所示的多面体是由底面为ABCD 的长方体被截面AEC1F 所截而得到的,其中AB=4,BC=2,CC1=3,BE=1.(1)求BF 的长; (2)求点C 到平面AEC1F 的距离. 解析: (1)建立如图所示的空间直角坐标系,则D (0,0,0),B (2,4,0),A (2,0,0),C (0,4,0),E (2,4,1),C1(0,4,3).设F (0,0,z ).∵AEC1F 为平行四边形,由1AF EC =得(2,0,)(2,0,2)z -=-,∴ 2.(0,0,2)z F =∴,∴(2,4,2)BF =--,于是||26BF =即|BF|的长为. (2)设1n 为平面AEC1F 的法向量,显然1n 不垂直于平面ADF ,故可设1n =(x ,y ,1).由110,0,n AE n AF ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩得04102020x y x y ⨯+⨯+=⎧⎨-⨯+⨯+=⎩即410220y x +=⎧⎨-+=⎩得1,1.4x y =⎧⎪⎨=-⎪⎩B xA B C D E F C 1又1(0,0,3)CC =,设11CC n 与的夹角为a ,则1111cos ||||3CC n CC n α⋅===⋅⨯∴C 到平面AEC1F 的距离为1||cos 3d CC α=== 【常见误区】1.“不成立的结论”,这是平时解题中常出现的陷阱,大多考生只注意命题正确性的判断,而忽略了错误结论的选择, 解题过程中审题不清;2.线线关系特别是垂直关系,三垂线定理在解题过程中线与线、线与面的关系错综复杂,考生常因关系混乱而使空间关系判断错误, 解决此类问题可以建立体几何模型来判断;3.距离问题常转化求解,但转化后解题计算错误率却非常高,这主要是因为几何图形的边角关系求数据运算错误所致. 而利用法向量求点到平面的距离是较好操作的方法.【基础演练】1.(2005·天津) 设γβα、、、为平面,l n m 、、为直线,则β⊥m 的一个充分条件是( )A . l m l ⊥=⋂⊥,,βαβαB . γβγαγα⊥⊥=⋂,,mC . αγβγα⊥⊥⊥m ,,D . αβα⊥⊥⊥m n n ,,2. (2004·北京)如图,在正方体中,P 是侧面内一动点,若P 到直线BC 与直线的距离相等,则动点P 的轨迹所在的曲线是 ( )A .直线B .圆C .双曲线D .抛物线3. (2004·天津)如图,定点A 和B 都在平面α内,定点P ∈/α,PB ⊥α,C 是α内异于A 和B 的动点,且PC ⊥AC .那么动点C 在平面α内的轨迹是 ( )A .一条线段,但要去掉两个点B .一个圆,但要去掉两个A B CD O P· B 1 P A C D A 1 C 1 D 1 B O H · 点C .一个椭圆,但要去掉两个点D .半圆,但要去掉两个点4.(2004·上海) 在下列关于直线l 、m 与平面α、β的命题中,真命题是( )A .若l ⊂β且α⊥β,则l ⊥αB .若l ⊥β且α∥β,则l ⊥αC .若l ⊥β且α⊥β,则l ∥αD .若α∩β=m 且l ∥m,则l ∥α5.(2005·辽宁) 如图,正方体的棱长为1,C、D分别是两条棱的中点,A、B、M是顶点,那么点M到截面ABCD 的距离是 _____________.6.(2005·湖南) 已知平面βα,和直线m ,给出条件:①α//m ;②α⊥m ;③α⊂m ;④βα⊥;⑤βα//.(i )当满足条件 时,有β//m ;(ii )当满足条件 时,有β⊥m .(填所选条件的序号)7.(2004·江苏)在棱长为4的正方体ABCD-A1B1C1D1中,O 是正方形A1B1 C1D1的中心,点P 在棱CC1上,且CC1=4CP.(1)求直线AP 与平面BCC1B1所成的角的大小 (结果用反三角函数值表示); (2)设O 点在平面D1AP 上的射影是H,求证:D1H ⊥AP ;(3)求点P 到平面ABD1的距离.8. (2005·浙江) 如图,在三棱锥P -ABC 中,AB ⊥BC ,AB =BC =kPA ,点O 、D 分别是AC 、PC 的中点,OP ⊥底面ABC .(1)OD //平面PAB(2) 当k =21时,求直线PA 与平面PBC 所成角的大小;(3)当k 取何值时,O 在平面PBC 内的射影恰好为△PBC 的重心?9.(2003·北京,文17)如图,正三棱柱ABC —A1B1C1中,D 是BC 的中点,AB=A .(1)求证:A1D ⊥B1C1;(2)求点D 到平面ACC1的距离;(3)判断A1B 与平面ADC1的位置关系,并证明你的结论.。
北师大版高中数学必修2-1.6知识归纳:直线、平面垂直的判定及其性质
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直线、平面垂直的判定及其性质1 直线与平面垂直的判定1.如果直线与平面内的任意一条直线都垂直,则直线与平面互相垂直,记作.是平面的垂线,是直线的垂面,它们的唯一公共点叫做垂足.2.直线与平面垂直的判定定理:一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则这条直线与该平面垂直.符号语言表示为:若⊥,⊥,∩=B,ì,ì,则⊥3.斜线和平面所成的角,简称“线面角”,它是平面的斜线和它在平面内的射影的夹角.求直线和平面所成的角,几何法一般先定斜足,再作垂线找射影,然后通过解直角三角形求解,可以简述为“作(作出线面角)→证(证所作为所求)→求(解直角三角形)”.通常,通过斜线上某个特殊点作出平面的垂线段,垂足和斜足的连线是产生线面角的关键.5.斜线和平面所成的角的范围是.2 平面与平面垂直的判定1.定义:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫二面角.这条直线叫做二面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面.记作二面角.(简记)2.二面角的平面角:在二面角的棱上任取一点,以点为垂足,在半平面内分别作垂直于棱的射线和,则射线和构成的叫做二面角的平面角.3.定义:两个平面相交,如果它们所成的二面角是直二面角,就说这两个平面互相垂直.记作.4.判定:一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直.5.二面角的大小(1)二面角的大小是用它的平面角来度量的,以点为垂足,在半平面内分别作垂直于棱的射线和,在做二面角的平面角时,一定要有“O A⊥l” ,O B⊥l;∠A O B的大小与点O在l上位置无关.(2)当二面角的平面角是直角时,这两个平面互相垂直.6.自二面角内一点分别向两个面引垂线,它们所成的角与二两角的平面角互补.3 直线与平面垂直的性质1.线面垂直性质定理:垂直于同一个平面的两条直线平行.2.线面垂直性质定理的符号语言:3.如果两个平面都和一条直线垂直,那么这两个平面平行.4 平面与平面垂直的性质1.面面垂直性质定理:两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直.2.面面垂直性质定理用符号语言表示为:若,,,,则.。
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描述:高中数学必修2(北师版)知识点总结含同步练习题及答案
第一章 立体几何初步 1.6 垂直关系
一、知识清单
空间的垂直关系二、知识讲解 1.空间的垂直关系
直线与平面垂直的判定
如果直线 与平面 内的任意一条直线都垂直,我们就说直线 与平面 互相垂直.记作 .直线 叫做
平面 的垂线,平面 叫做直线 的垂面.直线与平面垂直时,它们唯一的公共点 叫做垂足.
直线与平面垂直的判定定理 一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直.用符号表示:,,,,.
平面与平面垂直的判定
定理 一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直.用符号表示:,
.
直线与平面垂直的性质
定理 垂直于同一个平面的两条直线平行.用符号表示:,.
平面与平面垂直的性质
l αl αl ⊥αl ααl P a b ⊂αa ∩b
=P l ⊥a l ⊥b ⇒l ⊥αl ⊥αl ⊂β⇒α⊥βa ⊥αb ⊥α⇒a ||b
例题:平面与平面垂直的性质
定理 两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直.用符号来表示:,
,,.
α⊥βα∩β=CD AB⊂αAB⊥CD⇒AB⊥β
下列命题中,正确的序号是______.
①若直线 与平面 内的无数条直线垂直,则 ;
②若直线 与平面 内的一条直线垂直,则 ;
③若直线 不垂直于平面 ,则 内没有与 垂直的直线;
④若直线 不垂直于平面 ,则 内也可以有无数条直线与 垂直;
⑤过一点与已知平面垂直的直线有且只有一条.
解:④⑤
当直线 与平面 内的无数条平行直线垂直时, 与 不一定垂直,所以①不正确;当 与 内的一条直线垂直时,不能保证 与平面 垂直,所以②不正确;当 与 不垂直时,可能与 内的无数条平行直线垂直,所以③不正确,④正确;过一点有且只有一条直线垂直于已知平面,所以⑤正确.故填④⑤.
lαl⊥α
lαl⊥α
lααl
lααl
lαlαl αlαlαl α
如图,三棱锥 中,,底面 的斜边为 , 为
上一点.求证: .
证明:因为 ,,所以 .
又 ,,所以 .
又 ,所以 .
P−ABC P A⊥平面ABC Rt△ABC AB F P C
BC⊥AF
P A⊥平面ABC BC⊂平面ABC P A⊥BC
AC⊥BC AC∩P A=A BC⊥平面P AC
AF⊂平面P AC BC⊥AF
如图,已知四棱锥 ,底面 是菱形,,,,点 为 的中点.求证:.
证明:如图,连接 ,因为 ,,所以 为等边三角形.
因为 是 的中点,所以 .
因为 ,,所以 .
因为 ,,,所以 .
又 ,所以 .
P−ABCD ABCD∠DAB=60∘P D⊥平面ABCD P D=AD E AB平面P ED⊥平面P AB
BD AB=AD∠DAB=60∘△ADB
E AB AB⊥DE
P D⊥面ABCD AB⊂平面ABCD AB⊥P D
DE⊂平面P ED P D⊂平面P ED DE∩P D=D AB⊥平面P ED
AB⊂平面P AB平面P ED⊥平面
P AB
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AB ⊂ P AB P ED ⊥ P
AB。