2019届高考数学(浙江版)一轮配套讲义:8.2 空间点线面的位置关系
2023版高考数学一轮总复习8-2空间点线面的位置关系习题

8.2 空间点、线、面的位置关系基础篇固本夯基考点一点、线、面的位置关系1.(2022届湘豫名校联盟11月联考,7)已知α,β是两个不同的平面,m,n是两条不同的直线,给出下列命题:①若α∥β,m⊥α,则m⊥β;②若m∥n,m⊥α,则n⊥α;③若α⊥β,m⊥α,则m∥β;④若m⊥n,m⊥α,则n∥α.其中真命题有( )A.1个B.2个C.3个D.4个答案 B2.(2022届山东青岛期中,7)已知a,b,c,d是四条直线,如果a⊥c,a⊥d,b⊥c,b⊥d.则结论“a∥b”与“c∥d”中成立的情况是( )A.一定同时成立B.至多一个成立C.至少一个成立D.可能同时不成立答案 C3.(2022届南宁摸底,8)如图是长方体的展开图,AD=2AB,四边形ABFE为正方形,P、Q分别为AD、HI的中点,给出下列判断:①AM∥CG,②AF∥DK,③BP∥JQ,④BP⊥QJ.其中正确的个数为( )A.0B.1C.2D.3答案 C4.(20215·3原创题)中国文化源远流长,折纸文化传承已久,如图1所示,六个等边三角形沿虚线折起得到的几何体如图2所示,则异面直线的对数为( )A.6对B.9对C.12对D.15对答案 C5.(2021安徽江南十校一模,7)设a、b为两条直线,则a∥b的充要条件是( )A.a、b与同一个平面所成角相等B.a、b垂直于同一条直线C.a、b平行于同一个平面D.a、b垂直于同一个平面答案 D6.(2020四川九市二诊,5)已知m,n是两条不重合的直线,α是一个平面,则下列命题正确的是( )A.若m∥α,n∥α,则m∥nB.若m∥α,n⊂α,则m∥nC.若m⊥n,m⊥α,则n∥αD.若m⊥α,n∥α,则m⊥n答案 D7.(2021河南洛阳二模,12)在正四棱柱(侧面为矩形,底面为正方形的棱柱)ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是AB1,BC1的中点,则以下结论中不成立的是( )A.EF⊥BB1B.EF⊥BDC.EF与CD为异面直线D.EF与A1C1为异面直线答案 D8.(2021东北三省四市联考,16)已知长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2BC=4,E是C1D1的中点,且异面直线AD1与CE所成的角是60°.则在此长方体的表面上从A1到C的路径中,最短路径的长度为.答案4√29.(2020新高考Ⅰ,16,5分)已知直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的棱长均为2,∠BAD=60°.以D1为球心,√5为半径的球面与侧面BCC1B1的交线长为.答案√2π2考点二异面直线所成的角1.(2022届新疆克拉玛依检测三,4)我们打印用的A4纸的长与宽的比约为√2,之所以是这个比值,是因为把纸张对折,得到的纸的长与宽之比仍约为√2,纸张的形状不变.已知圆柱的母线长小于底面圆的直径长(如图所示),它的轴截面ABCD为一张A4纸大小,若点E为上底面圆上弧AB的中点,则异面直线DE与AB所成的角约为( )A.π6B.π4C.π3D.2π3答案 C2.(2022届河南洛阳期中,9)在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,D1、E1分别是A1B1、A1C1的中点,CA=CB=CC1,则AE1与BD1所成角的余弦值为( )A.√1515B.√3015C.√1510D.√3010答案 D3.(2018课标Ⅱ,9,5分)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为棱CC1的中点,则异面直线AE与CD所成角的正切值为( )A.√22B.√32C.√52D.√72答案 C4.(2021东北三省四市联考,8)长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,BC=4,AA1=4√3.过BC的平面分别交线段AA1,DD1于M、N两点,四边形BCNM为正方形,则异面直线D1M与BD所成角的余弦值为( )A.√1414B.√2114C.√144D.4√3535答案 D5.(2021山西晋中二模,6)如图,圆锥的轴截面ABC为正三角形,其面积为4√3,D为AA⏜的中点,E为母线BC的中点,则异面直线AC,DE所成角的余弦值为( )A.√24B.√22C.√63D.√33答案 B综合篇知能转换考法一点、线、面位置关系的判定及应用1.(2021河南九师联盟1月联考,11)如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P为底面ABCD的中心,E 为线段A1D1上的动点(不包括两个端点),Q为线段AE的中点.现有以下结论:①PE与QC是异面直线;②过A、P、E三点的正方体的截面与正方体表面的交线围成的图形是等腰梯形;③平面APE⊥平面BDD1B1;④PE∥平面CDD1C1.其中正确结论的序号是( )A.①④B.②③C.②④D.①③答案 B2.(2019课标Ⅲ,8,5分)如图,点N为正方形ABCD的中心,△ECD为正三角形,平面ECD⊥平面ABCD,M是线段ED的中点,则( )A.BM=EN,且直线BM,EN是相交直线B.BM≠EN,且直线BM,EN是相交直线C.BM=EN,且直线BM,EN是异面直线D.BM≠EN,且直线BM,EN是异面直线答案 B3.(2020吉林4月联考,11)我国古代的数学著作《九章算术·商功》中,将底面是直角三角形的直三棱柱称为“堑堵”.在如图所示的“堑堵”ABC-A1B1C1中,AB=AC=AA1=2,M、N分别是BB1和A1C1的中点,则平面AMN截“堑堵”ABC-A1B1C1所得截面图形的面积为( )A.2√213B.4√213C.2√73D.4√73答案 A4.(2022届黑龙江大庆实验中学月考,11)给出下列命题:①若△ABC的三条边所在直线分别交平面α于P,Q,R三点,则P,Q,R三点共线;②若直线a,b是异面直线,直线b,c是异面直线,则直线a,c是异面直线;③若三条直线a,b,c两两平行且分别交直线l于A,B,C三点,则这四条直线共面;④对于三条直线a,b,c,若a⊥c,b⊥c,则a∥b.其中所有真命题的序号是( )A.①②B.①③C.③④D.②④答案 B5.(2022届成都期中,12)已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,P是空间中任意一点,有下列结论:;①若P为棱CC1中点,则异面直线AP与CD所成角的正切值为√52;②若P在线段A1B上运动,则AP+PD1的最小值为√6+√22③若P在以CD为直径的球面上运动,当三棱锥P-ABC体积最大时,三棱锥P-ABC外接球的表面积为2π;④若过点P的平面α与正方体每条棱所成角相等,则α截此正方体所得截面面积的最大值为3√3.4其中正确结论的个数为( )A.4B.3C.2D.1答案 B6.(2022届山西长治第二中学月考,15)已知两条不同的直线m,n,两个不重合的平面α,β,给出下列5个命题:①m∥n,m⊥α⇒n⊥α;②α∥β,m⊂α,n⊂β⇒m∥n;③m∥n,m∥α⇒n∥α;④m⊥α,m∥β⇒α⊥β;⑤α∥β,m∥n,m⊥α⇒n⊥β.其中正确命题的序号是.答案①④⑤7.(2021内蒙古赤峰2月月考,16)如图,在棱长为2的正方体中,点M、N在棱AB、BC上,且AM=BN=1,P在棱AA1上,α为过M、N、P三点的平面,则下列说法正确的是.①存在无数个点P,使面α与正方体的截面为五边形;②当A1P=1时,面α与正方体的截面面积为3√3;③只有一个点P,使面α与正方体的截面为四边形;④当面α交棱CC1于点H时,PM、HN、BB1三条直线交于一点.答案①②④考法二异面直线所成角的求解方法1.(2022届黑龙江模拟,8)如图,某圆锥SO的轴截面SAC是等边三角形,点B是底面圆周上的一点,且∠BOC=60°,点M是SA的中点,则异面直线AB与CM所成角的余弦值是( )A.13B.√74C.34D.√32答案 C2.(2020湖北重点高中联考,8)在直三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC为等腰直角三角形,且斜边BC=2,D是BC的中点,若AA1=√2,则异面直线A1C与AD所成角的大小为( )A.30°B.45°C.60°D.90°答案 C3.(2021全国乙,10,5分)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P为B1D1的中点,则直线PB与AD1所成的角为( )A.π2B.π3C.π4D.π6答案 D4.(2021全国重点中学领航高考冲刺卷(九),9)已知SA,SB,SC是圆锥SO的三条母线,如图为圆锥SO的正视图,点S,A,B,C在圆锥SO的正视图中分别对应点S',A',B',C',其中C'为A'B'的中点,若D为母线SB的中点,则异面直线SC与OD所成角的余弦值为( )A.√34B.√23C.34D.23答案 C5.(20215·3原创题)沿正三角形ABC的中线AD翻折,使点B与点C间的距离等于中线AD的长,若三棱锥A-BCD的体积为2,则异面直线AC与BD所成角的余弦值为.答案14。
19届高考数学一轮复习第八章立体几何第3课时空间点、线、面间课件文
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答案 ③④ 解析 如图所示,把正方体的平面展开图还原成原来的正方 体,显然 BM 与 ED 为异面直线,故命题①不成立;而 CN 与 BE 平行,故命题②不成立.
∵BE∥CN,∴CN 与 BM 所成角为∠MBE. ∵∠MBE=60°,故③正确;∵BC⊥面 CDNM, ∴BC⊥DM,又∵DM⊥NC,∴DM⊥面 BCN. ∴DM⊥BN,故④正确,故填③④.
【证明】
(1)如图所示.
因为 EF 是△D1B1C1 的中位线, 所以 EF∥B1D1.在正方体 AC1 中, B1D1∥BD, 所以 EF∥BD.所以 EF, BD 确定一个平面, 即 D, B,F,E 四点共面.
(2)在正方体 AC1 中,设 A1CC1 确定的平面为 α, 又设平面 BDEF 为 β.因为 Q∈ A1C1,所以 Q∈α. 又 Q∈EF,所以 Q∈β.所以 Q 是 α 与 β 的公共点.同理,P 是 α 与 β 的公共点.所以 α∩β=PQ. 又 A1C∩β=R,所以 R∈A1C,R∈α,且 R∈ β. 则 R∈PQ,故 P,Q,R 三点共线.
(6)空间三个平面将空间最多分成七部分. (7)已知 a,b 是异面直线,直线 c 平行于直线 a,那么 b 与 c 不可能是平行直线.
答案 解析 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√
(6)中可能分成八部分,如图.
2.空间四点中,三点共线是这四点共面的( A.充分不必要条件 C.充要条件
(3)∵EF∥BD 且 EF<BD, ∴DE 与 BF 相交.设交点为 M, 则由 M∈DE,DE⊂平面 D1DCC1, 得 M∈平面 D1DCC1,同理,点 M∈平面 B1BCC1.又平面 D1DCC1∩平面 B1BCC1=CC1,∴M∈CC1. ∴DE,BF,CC1 三线交于点 M. 【答案】 (1)略 (2)略 (3)略
2019年高考数学一轮复习讲练测(浙江版):专题8.3 空间点、线、面的位置关系(讲)(解析版)
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【最新考纲解读】【考点深度剖析】平面的基本性质,点、直线、平面之间的位置关系是高考试题主要考查知识点,题型多为选择题或填空题,少有在大题中间接考查.平面的基本性质是立体几何的基础,而两条异面直线所成的角和距离是高考热点,在新课标高考卷中频频出现.【课前检测训练】[判一判]1.判断下面结论是否准确(打“√”或“×”).(1)如果两个不重合的平面α,β有一条公共直线a,那么就说平面α,β相交,并记作α∩β=a.(2)两个平面α,β有一个公共点A,就说α,β相交于过A点的任意一条直线.(3)两个平面α,β有一个公共点A,就说α,β相交于A点,并记作α∩β=A.(4)两个平面ABC与DBC相交于线段BC.(5)经过两条相交直线,有且只有一个平面. 答案: (1)√; (2)×;(3)×;(4)×;(5)√. 2.空间四点中,三点共线是这四点共面的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件D .既不充分也不必要条件答案:A. [练一练]1.直线,m n 均不在平面,αβ内,给出下列命题: ①若,mn n α,则m α;②若,m βαβ,则m α;③若,m n n α⊥⊥,则m α;④若,m βαβ⊥⊥,则m α.则其中准确命题的个数是( )A. 1B.2C.3D.4 【答案】D2.【2019高考浙江理数】已知互相垂直的平面αβ,交于直线l .若直线m ,n 满足,m n αβ∥⊥, 则( )A .m ∥lB .m ∥nC .n ⊥lD .m ⊥n 【答案】C 【解析】由题意知,l l αββ=∴⊂,,n n l β⊥∴⊥.故选C .3.【2019高考上海文科】如图,在正方体ABCD −A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别为BC 、BB 1的中点,则下列直线中与直线EF 相交的是( )(A)直线AA1 (B)直线A1B1(C)直线A1D1 (D)直线B1C1【答案】DB C与EF在同一平面内,是相交的,其他A,B,C中直线与EF都是异面直【解析】只有11线,故选D.4.直三棱柱ABC-A1B1C1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°【答案】C【解析】由原来的直三棱柱补成一个正方体ABCD-A1B1C1D1,如图.∵AC1∥BD1,∴∠A1BD1即为异面直线BA1与AC1所成的角.∵△A1BD1为正三角形,∴∠A1BD1=60°.故选C.5.下列命题:①三个点确定一个平面;②一条直线和一点确定一个平面;③两条相交直线确定一个平面;④两条平行线确定一个平面;⑤若四点不共面,则必有三点不共线.其中准确命题是________.【答案】③④⑤【题根精选精析】考点一平面的基本性质【1-1】在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P,Q,R分别是AB,AD,B1C1的中点,那么正方体的过P,Q,R的截面图形是( )A.三角形 B.四边形 C.五边形 D.六边形【答案】D【1-2】【江西卷】如图,正方体的底面与正四面体的底面在同一平面α上,且AB∥CD,则直线EF与正方体的六个面所在的平面相交的平面个数为________.【答案】4【解析】取CD的中点为G,由题意知平面EFG与正方体的左、右侧面所在平面重合或平行,从而EF与正方体的左、右侧面所在的平面平行或EF在平面内.所以直线EF与正方体的前、后侧面及上、下底面所在平面相交.故直线EF与正方体的六个面所在的平面相交的平面个数为4.【1-3】在正方体ABCD-A1B1C1D1中,对角线A1C与平面BDC1交于点O,AC,BD交于点M,求证:点C1,O,M共线.【答案】见解析.【解析】如图所示,∵A1A∥C1C,∴A1A,C1C确定平面A1C.∵A1C⊂平面A1C,O∈A1C,∴O∈平面A1C,而O=平面BDC1∩线A1C,∴O∈平面BDC1,∴O在平面BDC1与平面A1C的交线上.∵AC∩BD=M,∴M∈平面BDC1,且M∈平面A1C,∴平面BDC1∩平面A1C=C1M,∴O∈C1M,即C1,O,M三点共线.【1-4】如图,直角梯形ABDC中,AB∥CD,AB>CD,S是直角梯形ABDC所在平面外一点,画出平面SBD和平面SAC的交线.【答案】见解析.【基础知识】(1)公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内(即直线在平面内).(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(即能够确定一个平面).(3)公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条通过这个点的公共直线.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.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.【思想方法】公理1是判断一条直线是否在某个平面的依据;公理2及其推论是判断或证明点、线共面的依据;公理3是证明三线共点或三点共线的依据.要能够熟练用文字语言、符号语言、图形语言来表示公理.画几何体的截面,关键是画截面与几何体各面的交线,此交线只需两个公共点即可确定,作图时充分利用几何体本身提供的面面平行等条件,能够更快地确定交线的位置.证明四点共面的基本思路:一是直接证明,即利用公理或推论来直接证明;二是先由其中不共线的三点确定一个平面,再证第四个点也在这个平面内即可.要证明点共线或线共点的问题,关键是转化为证明点在直线上,也就是利用公理3,即证点在两个平面的交线上.或者选择其中两点确定一直线,然后证明另一点也在直线上.【温馨提醒】对于空间几何中的一些概念、公理、定理和推论的理解一定要结合图形,理解其本质,准确把握其内涵,特别是定理、公理中的限制条件,如公理3中“不共线的三点”,“不共线”是很重要的条件.另外,对于平面几何中的一些准确命题,包括一些定理推论,在空间几何中理应重新认定,有些命题因为空间中位置关系的变化,可能变为错误命题,学习中要养成分类讨论的习惯,再就是结合较熟悉的立体几何图形或现实生活中的实物实行辨析,也可利用手中的笔、书本等实行演示,验证.考点二空间两直线的位置关系【2-1】对于直线m、n和平面α,下列命题中的真命题是( )A.如果m⊂α,n⊄α,m、n是异面直线,那么n∥αB.如果m⊂α,n⊄α,m、n是异面直线,那么n与α相交C.如果m⊂α,n∥α,m、n共面,那么m∥nD.如果m⊂α,n∥α,m、n共面,那么m与n相交【答案】C【2-2】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,准确命题的序号是________.【答案】②③④【解析】把正四面体的平面展开图还原.如图所示,GH与EF为异面直线,BD与MN为异面直线,GH与MN成60°角,DE⊥MN.【2-3】在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别为棱AA1,CC1的中点,则在空间中与三条直线A1D1,EF,CD都相交的直线( )A.不存有B.有且只有两条C.有且只有三条D.有无数条【答案】D【2-4】如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别为棱C1D1、C1C的中点,有以下四个结论:①直线AM与CC1是相交直线;②直线AM与BN是平行直线;③直线BN与MB1是异面直线;④直线AM与DD1是异面直线.其中准确的结论为________(注:把你认为准确的结论的序号都填上).【答案】③④【解析】A ,M ,C 1三点共面,且在平面AD 1C 1B 中,但C ∉平面AD 1C 1B ,所以直线AM 与CC 1是异面直线,同理AM 与BN 也是异面直线,AM 与DD 1也是异面直线,①②错,④准确;M ,B ,B 1三点共面,且在平面MBB 1中,但N ∉平面MBB 1,所以直线BN 与MB 1是异面直线,③准确.【基础知识】直线与直线的位置关系的分类⎩⎨⎧共面直线⎩⎪⎨⎪⎧平行相交异面直线:不同在任何一个平面内直线与平面的位置关系有平行、相交、在平面内三种情况. 平面与平面的位置关系有平行、相交两种情况. 平行公理:平行于同一条直线的两条直线互相平行.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.【思想方法】(1)点共线问题的证明方法:证明空间点共线,一般转化为证明这些点是某两个平面的公共点,再依据公理3证明这些点都在这两个平面的交线上. (2)线共点问题的证明方法:证明空间三线共点,先证两条直线交于一点,再证第三条直线经过这点,将问题转化为证明点在直线上.(3)点线共面问题的证明方法:①纳入平面法:先确定一个平面,再证相关点、线在此平面内;②辅助平面法:先证相关点、线确定平面α,再证明其余点、线确定平面β,最后证明平面α,β重合.【温馨提醒】空间中两直线位置关系的判定,主要是异面、平行和垂直的判定,对于异面直线,可采用直接法或反证法;对于平行直线,可利用三角形(梯形)中位线的性质、平行公理及线面平行与面面平行的性质定理;对于垂直关系,往往利用线面垂直的性质来解决.考点三 异面直线所成的角【3-1】【2019高考新课标1卷】平面α过正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的顶点A ,α//平面CB 1D 1,αI 平面ABCD =m ,αI 平面AB B 1A 1=n ,则m 、n 所成角的正弦值为(B (D)13【答案】A【解析】如图,设平面11CB D 平面ABCD ='m ,平面11CB D 平面11ABB A ='n ,因为//α平面11CB D ,所以//',//'m m n n ,则,m n 所成的角等于','m n 所成的角.延长AD ,过1D 作11//D E B C ,连接11,CE B D ,则CE 为'm ,同理11B F 为'n ,而111//,//BD CE B F A B ,则','m n所成的角即为1,A B BD 所成的角,即为60︒,故,m n ,选A.【3-2】已知正四面体ABCD 中,E 是AB 的中点,则异面直线CE 与BD 所成角的余弦值为( ) A .16 B .36 C .13 D .33【答案】B【3-3】已知在三棱锥A -BCD 中,AB =CD ,且点M ,N 分别是BC ,AD 的中点. (1)若直线AB 与CD 所成的角为60°,则直线AB 和MN 所成的角为________. (2)若直线AB ⊥CD ,则直线AB 与MN 所成的角为________. 【答案】 (1)60°或30° (2)45°【解析】 (1)法一 如图,取AC 的中点P ,连接PM ,PN ,则PM ∥AB ,且PM =12AB ,PN ∥CD ,且PN =12CD ,所以∠PMN =30°,即AB 与MN 所成的角为30°.综上直线AB 和MN 所成的角为60°或30°.法二 由AB =CD ,能够把该三棱锥放在长方体AA 1BB 1-C 1CD 1D 中实行考虑,如图,由M ,N 分别是BC ,AD 的中点,所以MN ∥AA 1,即∠BAA 1(或其补角)为AB 与MN 所成的角.连接A 1B 1交AB 于O ,所以A 1B 1∥CD ,即∠AOA 1(或其补角)为AB 与CD 所成的角.所以∠AOA 1=60°或120°,由矩形AA 1BB 1的性质可得∠BAA 1=60°或30°.所以直线AB 和MN 所成的角为60°或30°.(2)取AC 的中点P ,连接PM ,PN ,则PM 綉12AB ,所以∠MPN (或其补角)为AB 与CD 所成的角, 因为AB ⊥CD ,所以∠MPN =90°.又AB =CD ,所以PM =PN ,从而∠PMN =45°,即AB 与MN 所成的角为45°.【基础知识】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作异面直线a ,b 所成的角(或夹角). ②范围:]2,0(π.异面直线的判定方法:判定定理:平面外一点A 与平面内一点B 的连线和平面内不经过该点的直线是异面直线; 反证法:证明两线不可能平行、相交或证明两线不可能共面,从而可得两线异面.【思想方法】求异面直线所成的角常采用“平移线段法”,平移的方法一般有三种类型:利用图中已有的平行线平移;利用特殊点(线段的端点或中点)作平行线平移;补形平移.计算异面直线所成的角通常放在三角形中实行.平移线段法是求异面直线所成角的常用方法,其基本思路是通过平移直线,把异面问题化归为共面问题来解决,具体步骤如下:①平移:平移异面直线中的一条或两条,作出异面直线所成的角;②认定:证明作出的角就是所求异面直线所成的角;③计算:求该角的值,常利用解三角形;④取舍:由异面直线所成的角的取值范围是]2,0(π,当所作的角为钝角时,应取它的补角作为两条异面直线所成的角.求异面直线所成的角要特别注意异面直线之间所成角的范围.【温馨提醒】1.解决立体几何问题常用的方法是空间问题的平面化,转化为平面问题后就能够用我们熟悉的方法来解决,这体现了空间立体几何的转化与化归的思想.2.高考中对异面直线所成角的考查,一般出现在综合题的某一步,其步骤为:(1)平移:选择适当的点,线段的中点或端点,平移异面直线中的一条或两条成为相交直线.(2)证明:证明所作的角是异面直线所成的角.(3)寻找:在立体图形中,寻找或作出含有此角的三角形,并解之.(4)取舍:因为异面直线所成角θ的取值范围是0°<θ≤90°,所以所作的角为钝角时,应取它的补角作为异面直线所成的角.【易错问题大揭秘】【易错试题常警惕】易错典例:在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别是棱A 1B 1,A 1D 1的中点,则A 1B 与EF 所成角的大小为________.易错点:两异面直线所成的角归结到一个三角形的内角时,容易忽视这个三角形的内角可能等于两异面直线所成的角,也可能等于其补角..分析:如图,连接B 1D 1,D 1C ,B 1C .由题意知EF 是△A 1B 1D 1的中位线,所以EF ∥B 1D 1. 又A 1B ∥D 1C ,所以A 1B 与EF 所成的角等于B 1D 1与D 1C 所成的角.因为△D 1B 1C 为正三角形,所以∠B 1D 1C =π3. 故A 1B 与EF 所成角的大小为π3. 温馨提醒:1.准确理解异面直线“不同在任何一个平面内”的含义,不要理解成“不在同一个平面内”.2. 不共线的三点确定一个平面,一定不能丢掉“不共线”条件.3.两条异面直线所成角的范围是(0,]2.4.两异面直线所成的角归结到一个三角形的内角时,容易忽视这个三角形的内角可能等于两异面直线所成的角,也可能等于其补角.【针对训练1】已知三棱锥A-BCD中,AB=CD,且直线AB与CD所成的角为60°,点M,N 分别是BC,AD的中点,则直线AB和MN所成的角为________.【答案】60°或30°则∠MPN=60°或∠MPN=120°,若∠MPN=60°,因为PM∥AB,所以∠PMN(或其补角)是AB与MN所成的角.性质可得∠BAA1=60°或30°.所以直线AB和MN所成的角为60°或30°.异面直线B′M与CN所成的角是________.【解析】∴∠MB′B=∠QBM.而∠B′MB+∠MB′B=90°,从而∠B′MB+∠QBM=90°,∴∠MHB=90°.。
(浙江专版)2019版高考数学大一轮复习第八章立体几何初步第3节空间点、直线、平面之间的位置关系学案理

第3节空间点、直线、平面之间的位置关系最新考纲 1.理解空间直线、平面位置关系的定义;2.了解可以作为推理依据的公理和定理;3.能运用公理、定理和已获得的结论证明一些空间位置关系的简单命题.知识梳理1.平面的基本性质(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.(2)公理2:过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面.(3)公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线.2.空间点、直线、平面之间的位置关系3.平行公理(公理4)和等角定理平行公理:平行于同一条直线的两条直线互相平行.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.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.[常用结论与微点提醒]1.异面直线易误解为“分别在两个不同平面内的两条直线为异面直线”,实质上两异面直线不能确定任何一个平面,因此异面直线既不平行,也不相交. 2.直线与平面的位置关系在判断时最易忽视“线在面内”.3.两异面直线所成的角归结到一个三角形的内角时,容易忽视这个三角形的内角可能等于两异面直线所成的角,也可能等于其补角.诊 断 自 测1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)(1)两个平面α,β有一个公共点A ,就说α,β相交于过A 点的任意一条直线.( ) (2)两两相交的三条直线最多可以确定三个平面.( ) (3)如果两个平面有三个公共点,则这两个平面重合.( )(4)若直线a 不平行于平面α,且a ⊄α,则α内的所有直线与a 异面.( )解析 (1)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,故错误.(3)如果两个平面有三个公共点,则这两个平面相交或重合,故错误.(4)由于a 不平行于平面α,且a ⊄α,则a 与平面α相交,故平面α内有与a 相交的直线,故错误.答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×2.(必修2P52B1(2)改编)如图所示,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别是AB ,AD 的中点,则异面直线B 1C 与EF 所成的角的大小为( )A .30°B .45°C .60°D .90°解析 连接B 1D 1,D 1C ,则B 1D 1∥EF ,故∠D 1B 1C 为所求的角.又B1D1=B1C=D1C,∴∠D1B1C=60°.答案 C3.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.过不在同一条直线上的三点,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析选项A是面面平行的性质定理,是由公理推证出来的.答案 A4.(2016·山东卷)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( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件解析由题意知a⊂α,b⊂β,若a,b相交,则a,b有公共点,从而α,β有公共点,可得出α,β相交;反之,若α,β相交,则a,b的位置关系可能为平行、相交或异面.因此“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.答案 A5.若直线a⊥b,且直线a∥平面α,则直线b与平面α的位置关系是________.答案b与α相交或b∥α或b⊂α6.如图所示,平面α,β,γ两两相交,a,b,c为三条交线,且a∥b,则a与c的位置关系是________;b与c的位置关系是________.答案a∥c b∥c考点一平面的基本性质及应用【例1】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 ,D 1,F 四点共面; (2)CE ,D 1F ,DA 三线共点.证明 (1)如图,连接EF ,CD 1,A 1B .∵E ,F 分别是AB ,AA 1的中点,∴EF ∥A 1B .又A 1B ∥CD 1,∴EF ∥CD 1, ∴E ,C ,D 1,F 四点共面. (2)∵EF ∥CD 1,EF <CD 1,∴CE 与D 1F 必相交,设交点为P ,则由P ∈CE ,CE ⊂平面ABCD ,得P ∈平面ABCD . 同理P ∈平面ADD 1A 1.又平面ABCD ∩平面ADD 1A 1=DA ,∴P ∈直线DA .∴CE ,D 1F ,DA 三线共点. 规律方法 (1)证明线共面或点共面的常用方法 ①直接法,证明直线平行或相交,从而证明线共面.②纳入平面法,先确定一个平面,再证明有关点、线在此平面内.③辅助平面法,先证明有关的点、线确定平面α,再证明其余元素确定平面β,最后证明平面α,β重合.(2)证明点共线问题的常用方法①基本性质法,一般转化为证明这些点是某两个平面的公共点,再根据基本性质3证明这些点都在这两个平面的交线上.②纳入直线法,选择其中两点确定一条直线,然后证明其余点也在该直线上.【训练1】 如图所示,四边形ABEF 和ABCD 都是梯形,BC 綉12AD ,BE 綉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?(1)证明 由已知FG =GA ,FH =HD ,可得GH 綉12AD .又BC 綉12AD ,∴GH 綉BC ,∴四边形BCHG 为平行四边形.(2)解 ∵BE 綉12AF ,G 为FA 的中点,∴BE 綉FG ,∴四边形BEFG 为平行四边形,∴EF ∥BG . 由(1)知BG 綉CH ,∴EF ∥CH ,∴EF 与CH 共面. 又D ∈FH ,∴C ,D ,F ,E 四点共面. 考点二 判断空间两直线的位置关系【例2】 (1)(一题多解)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(2)(2017·嘉兴七校联考)如图,G ,H ,M ,N 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________(填上所有正确答案的序号).解析 (1)法一 由于l 与直线l 1,l 2分别共面,故直线l 与l 1,l 2要么都不相交,要么至少与l 1,l 2中的一条相交.若l ∥l 1,l ∥l 2,则l 1∥l 2,这与l 1,l 2是异面直线矛盾.故l至少与l1,l2中的一条相交.法二如图1,l1与l2是异面直线,l1与l平行,l2与l相交,故A,B不正确;如图2,l1与l2是异面直线,l1,l2都与l相交,故C不正确.(2)在图①中,直线GH∥MN;在图②中,G,H,N三点共面,但M∉平面GHN,N∉GH,因此直线GH与MN异面;在图③中,连接QM,GM∥HN,因此GH与MN共面;在图④中,G,M,N共面,但H∉平面GMN,G∉MN,因此GH与MN异面.所以在图②④中GH与MN异面.答案(1)D (2)②④规律方法(1)异面直线的判定方法①反证法:先假设两条直线不是异面直线,即两条直线平行或相交,由假设出发,经过严格的推理,导出矛盾,从而否定假设,肯定两条直线异面.②定理:平面外一点A与平面内一点B的连线和平面内不经过点B的直线是异面直线.(2)点、线、面位置关系的判定,要注意几何模型的选取,常借助正方体为模型,以正方体为主线直观感知并认识空间点、线、面的位置关系.【训练2】 (1)如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别是BC1,CD1的中点,则下列判断错误的是( )A.MN与CC1垂直B.MN与AC垂直C.MN与BD平行D.MN与A1B1平行(2)(2017·武汉调研)a,b,c表示不同的直线,M表示平面,给出四个命题:①若a∥M,b∥M,则a ∥b 或a ,b 相交或a ,b 异面;②若b ⊂M ,a ∥b ,则a ∥M ;③若a ⊥c ,b ⊥c ,则a ∥b ;④若a ⊥M ,b ⊥M ,则a ∥b .其中正确的为( ) A .①④ B.②③ C.③④ D.①② 解析 (1)如图,连接C 1D ,在△C 1DB 中,MN ∥BD ,故C 正确;∵CC 1⊥平面ABCD ,BD ⊂平面ABCD ,∴CC 1⊥BD , ∴MN ⊥CC 1,故A 正确;∵AC ⊥BD ,MN ∥BD ,∴MN ⊥AC ,故B 正确; ∵A 1B 1与BD 异面,MN ∥BD ,∴MN 与A 1B 1不可能平行,故选项D 错误.(2)对于①,当a ∥M ,b ∥M 时,则a 与b 平行、相交或异面,①为真命题.②中,b ⊂M ,a ∥b ,则a ∥M 或a ⊂M ,②为假命题.命题③中,a 与b 相交、平行或异面,③为假命题.由线面垂直的性质,命题④为真命题,所以①,④为真命题. 答案 (1)D (2)A 考点三 异面直线所成的角【例3】 (1) (2017·浙江五校联考)如图所示,在正三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,D 是AC 的中点,AA 1∶AB =2∶1,则异面直线AB 1与BD 所成的角为________.(2)(2016·全国Ⅰ卷)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.32B.22C.33D.13解析 (1)取A 1C 1的中点E ,连接B 1E ,ED ,AE ,在Rt△AB 1E 中,∠AB 1E 为异面直线AB 1与BD 所成的角. 设AB =1,则A 1A =2,AB 1=3,B 1E =32,故∠AB 1E =60°. (2)根据平面与平面平行的性质,将m ,n 所成的角转化为平面CB 1D 1与平面ABCD 的交线及平面CB 1D 1与平面ABB 1A 1的交线所成的角.设平面CB 1D 1∩平面ABCD =m 1.∵平面α∥平面CB 1D 1,∴m 1∥m . 又平面ABCD ∥平面A 1B 1C 1D 1, 且平面CB 1D 1∩平面A 1B 1C 1D 1=B 1D 1, ∴B 1D 1∥m 1,∴B 1D 1∥m . ∵平面ABB 1A 1∥平面DCC 1D 1, 且平面CB 1D 1∩平面DCC 1D 1=CD 1, 同理可证CD 1∥n .因此直线m 与n 所成的角即直线B 1D 1与CD 1所成的角. 在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,△CB 1D 1是正三角形, 故直线B 1D 1与CD 1所成角为60°,其正弦值为32. 答案 (1)60° (2)A规律方法 (1)求异面直线所成的角常用方法是平移法,平移方法一般有三种类型:利用图中已有的平行线平移;利用特殊点(线段的端点或中点)作平行线平移;补形平移. (2)求异面直线所成角的三个步骤①作:通过作平行线,得到相交直线的夹角. ②证:证明相交直线夹角为异面直线所成的角.③求:解三角形,求出作出的角,如果求出的角是锐角或直角,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.【训练3】 (一题多解)(2017·全国Ⅱ卷)已知直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,∠ABC =120°,AB =2,BC =CC 1=1,则异面直线AB 1与BC 1所成角的余弦值为( ) A.32B.155C.105D.33解析 法一 以B 为原点,建立如图(1)所示的空间直角坐标系.图(1) 图(2)则B (0,0,0),B 1(0,0,1),C 1(1,0,1).又在△ABC 中,∠ABC =120°,AB =2,则A (-1,3,0). 所以AB 1→=(1,-3,1),BC 1→=(1,0,1), 则cos 〈AB 1→,BC 1→〉=AB 1→·BC 1→|AB 1→|·|BC 1→|=(1,-3,1)·(1,0,1)5·2=25·2=105,因此,异面直线AB 1与BC 1所成角的余弦值为105. 法二 如图(2),设M ,N ,P 分别为AB ,BB 1,B 1C 1中点,则PN ∥BC 1,MN ∥AB 1, ∴AB 1与BC 1所成的角是∠MNP 或其补角. ∵AB =2,BC =CC 1=1,∴MN =12AB 1=52,NP =12BC 1=22.取BC 的中点Q ,连接PQ ,MQ ,则可知△PQM 为直角三角形,且PQ =1,MQ =12AC ,在△ABC 中,AC 2=AB 2+BC 2-2AB ·BC ·cos∠ABC=4+1-2×2×1×⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=7,AC =7, 则MQ =72,则△MQP 中,MP =MQ 2+PQ 2=112,则△PMN 中,cos∠PNM =MN 2+NP 2-PM 22·MN ·NP=⎝ ⎛⎭⎪⎫522+⎝ ⎛⎭⎪⎫222-⎝ ⎛⎭⎪⎫11222·52·22=-105, 又异面直线所成角范围为⎝ ⎛⎦⎥⎤0,π2,则余弦值为105.答案 C基础巩固题组一、选择题1.l 1,l 2表示空间中的两条直线,若p :l 1,l 2是异面直线;q :l 1,l 2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 的必要条件解析 直线l 1,l 2是异面直线,一定有l 1与l 2不相交,因此p 是q 的充分条件;若l 1与l 2不相交,那么l 1与l 2可能平行,也可能是异面直线,所以p 不是q 的必要条件.故选A. 答案 A2.已知直线a 和平面α,β,α∩β=l ,a ⊄α,a ⊄β,且a 在α,β内的射影分别为直线b 和c ,则直线b 和c 的位置关系是( ) A .相交或平行 B .相交或异面 C .平行或异面 D .相交、平行或异面解析 依题意,直线b 和c 的位置关系可能是相交、平行或异面,选D. 答案 D3.给出下列说法:①梯形的四个顶点共面;②三条平行直线共面;③有三个公共点的两个平面重合;④三条直线两两相交,可以确定1个或3个平面.其中正确的序号是( ) A .①B .①④C .②③D .③④解析 显然命题①正确.由于三棱柱的三条平行棱不共面,②错.命题③中,两个平面重合或相交,③错.三条直线两两相交,可确定1个或3个平面,则命题④正确. 答案 B4.(2017·余姚统检)a ,b ,c 是两两不同的三条直线,下面四个命题中,真命题是( ) A .若直线a ,b 异面,b ,c 异面,则a ,c 异面 B .若直线a ,b 相交,b ,c 相交,则a ,c 相交 C .若a ∥b ,则a ,b 与c 所成的角相等 D .若a ⊥b ,b ⊥c ,则a ∥c解析 若直线a ,b 异面,b ,c 异面,则a ,c 相交、平行或异面;若a ,b 相交,b ,c 相交,则a ,c 相交、平行或异面;若a ⊥b ,b ⊥c ,则a ,c 相交、平行或异面;由异面直线所成的角的定义知C 正确.故选C. 答案 C5.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( ) A.45B.35C.23D.57解析 连接DF ,则AE ∥DF ,∴∠D 1FD 为异面直线AE 与D 1F 所成的角. 设正方体棱长为a , 则D 1D =a ,DF =52a ,D 1F =52a , ∴cos∠D 1FD =⎝ ⎛⎭⎪⎫52a 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫52a 2-a22·52a ·52a=35.答案 B6.(2018·浙江“超级全能生”联考)矩形ABCD 中,AB =3,BC =1,将△ABC 与△ADC 沿AC 所在的直线进行随意翻折,在翻折过程中直线AD 与直线BC 成的角范围(包含初始状态)为( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π6B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π3C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,2π3 解析 根据题意,初始状态,直线AD 与直线BC 成的角为0,当BD =2时,AD ⊥DB ,AD ⊥DC ,且DB ∩DC =D ,所以AD ⊥平面DBC ,故AD ⊥BC , 直线AD 与BC 成的角为π2,所以在翻折过程中直线AD 与直线BC 成的角范围(包含初始状态)为⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2.答案 C 二、填空题7.(2017·金华调研)如图,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M ,N 分别为棱C 1D 1,C 1C 的中点,则:(1)直线BN 与MB 1是________直线(填“相交”或“平行”或“异面”); (2)直线MN 与AC 所成的角的大小为________.解析 (1)M ,B ,B 1三点共面,且在平面MBB 1中,但N ∉平面MBB 1,B ∉MB 1,因此直线BN 与MB 1是异面直线;(2)连接D 1C ,因为D 1C ∥MN ,所以直线MN 与AC 所成的角就是D 1C 与AC 所成的角,且角为60°. 答案 (1)异面 (2)60°8.(2018·杭州一模)如图,△ABC 是等腰直角三角形,AB =AC ,∠BCD =90°,且BC =3CD =3.将△ABC 沿BC 的边翻折,设点A 在平面BCD 上的射影为点M ,若点M 在△BCD 内部(含边界),则点M 的轨迹的最大长度等于__________;在翻折过程中,当点M 位于线段BD 上时,直线AB 和CD 所成的角的余弦值等于__________.解析 由题意可得点A 的射影M 的轨迹为△BCD 的中位线,其长度为12CD =32;当点M 位于线段BD 上时,AM ⊥平面BCD ,取BC 中点为N ,AC中点为P ,∴∠MNP 或其补角即为直线AB 和CD 所成的角, 则由中位线可得MN =12CD =32,PN =12AB =324,又MP 为Rt△AMC 斜边AC 的中线,故MP =12AC =324,∴在△MNP 中,由余弦定理可得cos∠MNP =⎝ ⎛⎭⎪⎫322+⎝ ⎛⎭⎪⎫3242-⎝ ⎛⎭⎪⎫32422×32×324=66. 答案32 669.如图,正方体的底面与正四面体的底面在同一平面α上,且AB ∥CD ,则直线EF 与正方体的六个面所在的平面相交的平面个数为________.解析 取CD 的中点H ,连接EH ,FH .在正四面体CDEF 中,由于CD ⊥EH ,CD ⊥HF ,且EH ∩FH =H ,所以CD ⊥平面EFH ,所以AB ⊥平面EFH ,则平面EFH 与正方体的左右两侧面平行,则EF 也与之平行,与其余四个平面相交.答案 410.直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,∠BCA =90°,M ,N 分别是A 1B 1,A 1C 1的中点,BC =CA =CC 1,则BM 与AN 所成角的余弦值为________.解析 如图所示,取BC 中点D ,连接MN ,ND ,AD . ∵M ,N 分别是A 1B 1,A 1C 1的中点, ∴MN 綉12B 1C 1.又BD 綉12B 1C 1,∴MN 綉BD ,则四边形BDNM 为平行四边形,因此ND ∥BM , ∴∠AND 为异面直线BM 与AN 所成的角(或其补角). 设BC =2,则BM =ND =6,AN =5,AD =5, 在△ADN 中,由余弦定理得cos∠AND =ND 2+AN 2-AD 22ND ·AN =3010.故异面直线BM 与AN 所成角的余弦值为3010. 答案3010三、解答题11.如图所示,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M ,N 分别是A 1B 1,B 1C 1的中点.问:(1)AM 和CN 是否是异面直线?说明理由; (2)D 1B 和CC 1是否是异面直线?说明理由.解 (1)AM ,CN 不是异面直线.理由:连接MN ,A 1C 1,AC .因为M ,N 分别是A 1B 1,B 1C 1的中点,所以MN ∥A 1C 1. 又因为A 1A 綉C 1C ,所以四边形A 1ACC 1为平行四边形, 所以A 1C 1∥AC ,所以MN ∥AC , 所以A ,M ,N ,C 在同一平面内, 故AM 和CN 不是异面直线. (2)直线D 1B 和CC 1是异面直线.理由:因为ABCD -A 1B 1C 1D 1是正方体,所以B ,C ,C 1,D 1不共面.假设D 1B 与CC 1不是异面直线,则存在平面α,使D 1B ⊂平面α,CC 1⊂平面α, 所以D 1,B ,C ,C 1∈α,这与B ,C ,C 1,D 1不共面矛盾.所以假设不成立, 即D 1B 和CC 1是异面直线.12.(2018·湖州月考)如图所示,在三棱锥P -ABC 中,PA ⊥底面ABC ,D 是PC 的中点.已知∠BAC =π2,AB =2,AC =23,PA =2.求:(1)三棱锥P -ABC 的体积;(2)异面直线BC 与AD 所成角的余弦值. 解 (1)S △ABC =12×2×23=23,三棱锥P -ABC 的体积为V =13S △ABC ·PA =13×23×2=433. (2)如图,取PB 的中点E ,连接DE ,AE ,则ED ∥BC ,所以∠ADE 是异面直线BC 与AD 所成的角(或其补角).在△ADE 中,DE =2,AE =2,AD =2, cos∠ADE =22+22-22×2×2=34.故异面直线BC 与AD 所成角的余弦值为34.能力提升题组13.以下四个命题中,①不共面的四点中,其中任意三点不共线;②若点A ,B ,C ,D 共面,点A ,B ,C ,E 共面,则点A ,B ,C ,D ,E 共面; ③若直线a ,b 共面,直线a ,c 共面,则直线b ,c 共面; ④依次首尾相接的四条线段必共面. 正确命题的个数是( ) A .0B .1C .2D .3解析 ①假设其中有三点共线,则该直线和直线外的另一点确定一个平面,这与四点不共面矛盾,故其中任意三点不共线,所以①正确.②从条件看出两平面有三个公共点A ,B ,C ,但是若A ,B ,C 共线,则结论不正确;③不正确;④不正确,因为此时所得的四边形的四条边可以不在一个平面上,如空间四边形. 答案 B14.若空间中四条两两不同的直线l 1,l 2,l 3,l 4,满足l 1⊥l 2,l 2⊥l 3,l 3⊥l 4,则下列结论一定正确的是( ) A .l 1⊥l 4 B .l 1∥l 4C .l 1与l 4既不垂直也不平行D .l 1与l 4的位置关系不确定解析 如图,在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,记l 1=DD 1,l 2=DC ,l 3=DA .若l 4=AA 1,满足l 1⊥l 2,l 2⊥l 3,l 3⊥l 4,此时l 1∥l 4,可以排除选项A 和C.若取C 1D 为l 4,则l 1与l 4相交;若取BA 为l 4,则l 1与l 4异面;取C 1D 1为l 4,则l 1与l 4相交且垂直.因此l 1与l 4的位置关系不能确定. 答案 D15.如图,正方形ACDE 与等腰直角三角形ACB 所在的平面互相垂直,且AC =BC =2,∠ACB =90°,F ,G 分别是线段AE ,BC 的中点,则AD 与GF 所成的角的余弦值为________.解析 取DE 的中点H ,连接HF ,GH .由题设,HF 綉12AD .∴∠GFH 为异面直线AD 与GF 所成的角(或其补角). 在△GHF 中,可求HF =2,GF =GH =6,∴cos∠HFG =2+6-62×2×6=36. 答案3616.(2018·绍兴一中测试)如图,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,求异面直线AN ,CM 所成的角的余弦值.解 如图所示,连接DN ,取线段DN 的中点K ,连接MK ,CK .∵M 为AD 的中点,∴MK ∥AN ,∴∠KMC 为异面直线AN ,CM 所成的角(或其补角).∵AB =AC =BD =CD =3,AD =BC =2,N 为BC 的中点,由勾股定理求得AN =DN =CM =22, ∴MK = 2.在Rt△CKN 中,CK =(2)2+12= 3. 在△CKM 中,由余弦定理,得cos ∠KMC =(2)2+(22)2-(3)22×2×22=78.故异面直线AN ,CM 所成角的余弦值为78.17.如图,在四棱锥O -ABCD 中,底面ABCD 是边长为2的正方形,OA ⊥底面ABCD ,OA =2,M 为OA 的中点.(1)求四棱锥O -ABCD 的体积;(2)求异面直线OC 与MD 所成角的正切值. 解 (1)由已知可求得正方形ABCD 的面积S =4, 所以四棱锥O -ABCD 的体积V =13×4×2=83.(2)如图,连接AC ,设线段AC 的中点为E ,连接ME ,DE ,又M 为OA 中点,∴ME ∥OC ,则∠EMD (或其补角)为异面直线OC 与MD 所成的角,由已知可得DE =2,EM =3,MD =5, ∵(2)2+(3)2=(5)2, ∴△DEM 为直角三角形, ∴tan∠EMD =DEEM=23=63. ∴异面直线OC 与MD 所成角的正切值为63.。
2019届高考数学一轮复习 第八章 立体几何 8-3 空间点、直线、平面之间的位置关系课件 文
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[小题速练] 1.下列结论正确的是( ) A.梯形可以确定一个平面 B.两个平面 α,β 有一个公共点 A,就说 α,β 相交于过 A 点的任意一条直线 C.若 a,b 是两条直线,α,β 是两个平面,且 a⊂α,b⊂β, 则 a,b 是异面直线 D.两条直线 a,b 没有公共点,则 a 与 b 是异面直线
异面直线 a 与 b 所成的角.
②范围: 0,π2
.
[温馨提示] 一条结论:判断两条直线是异面直线,除了应 用反证法,还可以用:过平面外一点和平面内一点的直线,与平 面内不过该点的直线是异面直线.
一个误区:不能把异面直线误解为:分别在不同平面内的两 条直线为异面直线.如:
空间两条直线 a 和 b 没有公共点,则 a 与 b 的位置关系为 平行或异面 .
提示:由已知得 P∈β,且 P∈γ.因为 R∈l,所以 R∈β.又 R ∈MN,所以 R∈γ.因为 P∉l,R=MN∩l,所以 R,P 两点不重合, 所以 R,P 所在直线 PR⊂β,PR⊂γ,所以 PR 是平面 β 与平面 γ 的交线.
2.空间直线的位置关系 (1)位置关系的分类 ①共面直线 a. 相交 直线:同一平面内,有且只有 一个 公共点; b. 平行 直线:同一平面内, 没有 公共点.
都是直角梯形,∠BAD=∠FAB=90°,BC∥AD 且 BC=12AD,BE ∥AF 且 BE=12AF,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? [思路引导] (1)利用平行公理证明平行. (2)证明两直线相交,从而共面.
[解] (1)证明:由题设知,FG=GA,FH=HD, 所以 GH∥AD 且 GH=12AD, 又 BC∥AD 且 BC=12AD, 故 GH∥BC 且 GH=BC, 所以四边形 BCHG 是平行四边形.
2019版高考数学(5年高考+3年模拟)B版精品课件浙江专用 8.2 空间点、线、面的位置关系
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2 2
2 2
1 2
2, | cos θ | ≤
∴直线AB与a所成角的最小值为45°.综上,②和③是正确的,①和④是错误的.故填②③. 一题多解 过点B作a1∥a,b1∥b,当直线AB与a成60°角时,由题意,可知AB在由a1,b1确定的平面 上的射影为BC,且BC与a1成45°角,又a⊥b,故AB与b所成角也是60°.①错,②正确;当直线a∥BC 时,AB与a所成角最小,故最小角为45°.③正确,④错误.综上,正确的是②③,错误的是①④.(注:一 条斜线与平面所成角的余弦值和其在平面内的射影与平面内一条直线所成角的余弦值的乘 积等于斜线和平面内的直线所成角的余弦值)
A.
3 2
B.
2 2
C.
3 3
D.
1 3
答案 A 如图,延长B1A1至A2,使A2A1=B1A1,延长D1A1至A3,使A3A1=D1A1,连接AA2,AA3,A2A3,A1B,A1D.易 证AA2∥A1B∥D1C,AA3∥A1D∥B1C.
∴平面AA2A3∥平面CB1D1,即平面AA2A3为平面α. 于是m∥A2A3,直线AA2即为直线n.显然有AA2=AA3=A2A3,于是m,n所成的角为60°,其正弦值为
)
C.等于5
D.大于5
答案 B 由正四面体的定义可知n=4能满足条件.当n≥5时,可设其中三个点为A、B、C,由
直线与平面垂直的性质及点到点的距离定义可知到A、B、C三点距离相等的点必在过△ABC
的重心且与平面ABC垂直的直线上,从而易知到A、B、C的距离等于正三角形ABC边长的点 有两个,分别在平面ABC的两侧.此时可知这两点间的距离大于正三角形的边长,从而不可能有 5个点满足条件.当然也不可能有多于5个的点满足条件.故选B. 评析 本题利用正四面体知识可知n能等于4,对于n≥5的情形,则要求学生有较强的空间想象 力,适当地构造几何体的能力及推理能力.
浙江高考数学一轮复习第八章立体几何82空间点线面的位置关系课件
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注意 异面直线所成的角的范围是
0,
π 2
,所以空间两直线垂直有
两种情况——异面垂直和相交垂直.
2021/4/17
浙江高考数学一轮复习第八章立体几何 82空间点线面的位置关系课件
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知能拓展
考法一 平面的基本性质及应用
例1 已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别为D1C1,C1B1的中点,AC∩BD= P,A1C1∩EF=Q. 求证:(1)D,B,F,E四点共面; (2)若A1C交平面DBFE于R点,则P,Q,R三点共线. 解题导引
2021/4/17
浙江高考数学一轮复习第八章立体几何 82空间点线面的位置关系课件
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方法总结 1.证明点共线问题的方法: (1)公理法:先找出两个平面,然后证明这些点都是这两个平面的公共点,再 根据公理3证明这些点都在交线上. (2)同一法:选择其中两点确定一条直线,然后证明其余点也在该直线上. 2.证明线共点问题的方法:先证两条直线交于一点,再证明第三条直线经过 该点. 3.证明点、直线共面问题的方法: (1)纳入平面法:先确定一个平面,再证明有关点、线在此平面内. (2)辅助平面法:先证明部分点、线确定平面α,再证明其余元素确定平面β, 最后证明平面α,β重合.
13
∴∠AEO(或其补角)为异面直线AE与PD所成的角.
又OE= 1 PD= 1 ,AE= 3 AB= 3 ,OA= 1AC= 1 12 12 = 2 ,∴在△OAE中,由
22
2
2
22
2
余弦定理得cos∠AEO= AE2 OE2 -OA2 = 3 .即异面直线AE与PD所成角的
2AE OE
3
余弦值为 3 .
浙江高考数学一轮复习第八章立体几何8.2空间点线面的位置关系课件
(浙江版)2019年高考数学一轮复习 专题8.3 空间点、线、面的位置关系(测).doc
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(浙江版)2019年高考数学一轮复习 专题8.3 空间点、线、面的位置关系(测)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,在每小题给出的四个选择中,只有一个是符合题目要求的。
)1.【2017课标1,文6】如图,在下列四个正方体中,A ,B 为正方体的两个顶点,M ,N ,Q 为所在棱的中点,则在这四个正方体中,直接AB 与平面MNQ 不平行的是( )A .B .C .D .【答案】A 【解析】2.【2016高考浙江文数】已知互相垂直的平面αβ,交于直线l.若直线m ,n 满足m∥α,n⊥β,则( ) A.m∥l B.m∥nC.n⊥lD.m⊥n 【答案】C 【解析】 由题意知,l l αββ=∴⊂,,n n l β⊥∴⊥.故选C .3. 【2017届浙江省杭州市高三4月检测(二模)】设α, β是两个不同的平面, m 是一条直线,给出下列命题:①若m α⊥, m β⊂,则αβ⊥;②若//m α, αβ⊥,则m β⊥.则( ) A. ①②都是假命题 B. ①是真命题,②是假命题 C. ①是假命题,②是真命题 D. ①②都是真命题 【答案】B【解析】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,所以①正确;若//m α , αβ⊥ ,则m 与α 不一定垂直,所以②错误.故选择B.4. 已知两直线,及两个平面,,给出下列四个命题,正确的命题是( ). A. 若,则 B. 若,,则C. 若,则D. 若,则【答案】B【解析】中,与可能相交,不一定是平行的故错误.中,两条线垂直于两个垂直的平面,则两条线应是垂直关系,故正确. 中,与可能平行,故错误. 中,可能在上,此时不满足 错误.故选.5.【2017年福建省数学基地校】已知m 、n 是两条不同直线, α、β为两个不同平面,那么使//m α成立的一个充分条件是( ) A. //m β, //αβ B. m β⊥, αβ⊥C. m n ⊥, n α⊥, m α⊄D. m 上有不同的两个点到α的距离相等 【答案】C6.【浙江省嘉兴市高三教学测试】已知直线l ,m 和平面α,下列命题正确的是( ) A.若//,,l m αα⊂则//l m B.若//,,l m m α⊂ 则//l αC.若,,l m m α⊥⊂ 则l α⊥D.若,,l m αα⊥⊂ 则l m ⊥ 【答案】D7. 设为空间不重合的直线, ,,αβγ是空间不重合的平面,则下列说法准确的个数是( ) ①//,//,则//;②⊥,⊥,则//;③若//,//,//m l m l αα则;④若l ∥m , l α⊂, m β⊂,则α∥β; ⑤若,//,,//,//m m l l αββααβ⊂⊂则 ⑥//,//αγβγ,则//αβ A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 【答案】C【解析】试题分析:①显然正确;②可能相交;③l 可能在平面α内;④l 可能为αβ、两个平面的交线,两个平面αβ、可能相交;⑤αβ、可能相交;⑥显然正确,故选C . 8.【2017届浙江台州中学高三10月月考】正方体1111D C B A ABCD -中,M 是1DD 的中点,O 为底面ABCD 的中心,P 为棱11A B 上的任意一点,则直线OP 与直线AM 所成的角为( )A.45B.60C.90D.与点P 的位置有关 【答案】C.【解析】如下图所示建立空间直角坐标系,不妨设正方体的棱长为2,设(,0,0)P x ,(1,1,2)O ,(0,2,1)M ,(0,0,2)A ,∴(1,1,2)OP x =---,(0,2,1)AM =-,∴(OP AM x ⋅=- C. 9. 如图,ABCD -A的中点,AD【答案】B【解析】设G 为AC 的中点,由已知中AD=BC=2,E 、F 分别是AB 、CD 的中点,若EF,根据三角形中位线定理,我们易求出∠EGF 为异面直线AD 、BC 所成的角(或其补角),解三角形EGF 即可得到答案.11.【安徽蚌埠市高二期末】在正四棱锥P-ABCD 中,PA=2,直线PA 与平面ABCD 所成角为60°,E 为PC 的中点,则异面直线PA 与BE 所成角为( ) A .90 B .60 C . 45 D .30【答案】C12. 如图,正方体的棱线长为,线段上有两个动点,,且,则下列结论中错误的是( ).A. B. 平面C. 三棱锥的体积为定值D. 的面积与的面积相等【答案】D【解析】连接,则,所以平面,则,故A正确;因为平面,所以平面,故B正确;因为三棱锥的底面是底边为,高为棱长的三角形,面积为,三棱锥的高为点到平面的距离,所以三棱锥的体积是定值,故C正确;显然的面积与的有相同的底边,且到的距离是棱长1,且到的距离是,即两三角形的面积不相等,故D错误;;故选D.二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分。
2019年高考数学一轮复习讲练测(浙江版):专题8.3 空间点、线、面的位置关系(测)(解析版)

班级__________ 姓名_____________ 学号___________ 得分__________一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,在每小题给出的四个选择中,只有一个是符合题目要求的.)1. 【四川省成都市2019届高中毕业班摸底测试】已知,m n 是两条不同的直线,,αβ是两个不同的平面,若,m n αβ⊥⊥,且βα⊥,则下列结论一定准确的是( )A .m n ⊥B .//m nC .m 与n 相交D .m 与n 异面 【答案】A2.【2019·余姚模拟】如图,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M ,N 分别是BC 1,CD 1的中点,则下列说法错误的是( )A.MN 与CC 1垂直B.MN 与AC 垂直C.MN 与BD 平行D.MN 与A 1B 1平行【答案】D【解析】如图,连接C 1D ,BD ,AC ,在△C 1DB 中,MN ∥BD ,故C 准确;∵CC 1⊥平面ABCD ,BD ⊂平面ABCD ,∴CC 1⊥BD ,∴MN 与CC 1垂直,故A 准确;∵AC ⊥BD ,MN ∥BD ,∴MN与AC垂直,故B准确;∵A1B1与BD异面,MN∥BD,∴MN与A1B1不可能平行,故D错误,选D.3.下列命题中准确的个数是( )①若直线l上有无数个点不在平面α内,则l∥α;②若直线l与平面α平行,则l与平面α内的任意一条直线都平行;③如果两条平行直线中的一条与一个平面平行,那么另一条也与这个平面平行;④若直线l与平面α平行,则l与平面α内的任意一条直线都没有公共点.A.0 B.1C.2 D.3【答案】 B4.已知平面α和不重合的两条直线m、n,下列选项准确的是( )A.如果m⊂α,n⊄α,m、n是异面直线,那么n∥αB.如果m⊂α,n与α相交,那么m、n是异面直线C.如果m⊂α,n∥α,m、n共面,那么m∥nD.如果m⊥α,n⊥m,那么n∥α【答案】 C【解析】如图(1)可知A错;如图(2)可知B错;如图(3),m⊥α,n是α内的任意直线,都有n⊥m,故D错.∵n∥α,∴n与α无公共点,∵m⊂α,∴n与m无公共点,又m、n共面,∴m∥n,故选C.5. 已知E 、F 、G 、H 是空间内四个点,条件甲:E 、F 、G 、H 四点不共面,条件乙:直线EF 和GH 不相交,则甲是乙成立的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件【答案】 A【解析】 点E 、F 、G 、H 四点不共面能够推出直线EF 和GH 不相交;但由直线EF 和GH 不相交不一定能推出E 、F 、G 、H 四点不共面,例如:EF 和GH 平行,这也是直线EF 和GH 不相交的一种情况,但E 、F 、G 、H 四点共面.故甲是乙成立的充分不必要条件. 6.已知直线l ,m 和平面α,下列命题准确的是( )A.若//,,l m αα⊂则//l mB.若//,,l m m α⊂ 则//l αC.若,,l m m α⊥⊂ 则l α⊥D.若,,l m αα⊥⊂ 则l m ⊥ 【答案】D7.设A ,B ,C ,D 是空间四个不同的点,在下列命题中,不准确的是( ) A .若AC 与BD 共面,则AD 与BC 共面B .若AC 与BD 是异面直线,则AD 与BC 是异面直线 C .若AB =AC ,DB =DC ,则AD =BC D .若AB =AC ,DB =DC ,则AD ⊥BC 【答案】 C【解析】 A 中,若AC 与BD 共面,则A ,B ,C ,D 四点共面,则AD 与BC 共面;B 中,若AC 与BD 是异面直线,则A ,B ,C ,D 四点不共面,则AD 与BC 是异面直线;C 中,若AB =AC ,DB =DC ,AD 不一定等于BC ;D 中,若AB =AC ,DB =DC ,能够证明AD ⊥BC .8.空间四边形ABCD 中,AD=BC=2,E,F 分别是AB,CD 的中点,EF = 3,则异面直线AD,BC 所成的角为( )A .30°B . 60°C .90°D .120°FE D CAB【答案】B【解析】设G 为AC 的中点,由已知中AD=BC=2,E 、F 分别是AB 、CD 的中点,若EF =3,根据三角形中位线定理,我们易求出∠EGF 为异面直线AD 、BC 所成的角(或其补角),解三角形EGF 即可得到答案.二、填空题(本大题共7小题,共36分).9.(4分)在正四棱锥P-ABCD 中,PA=2,直线PA 与平面ABCD 所成角为60°,E 为PC 的中点,则异面直线PA 与BE 所成角为 . 【答案】4510.(4分)下列命题中不准确的是________.(填序号) 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,则它们能够确定两个平面. 【答案】①②【解析】没有公共点的两直线平行或异面,故①错;命题②错,此时两直线有可能相交;命题③准确,因为若直线a 和b 异面,c ∥a ,则c 与b 不可能平行,用反证法证明如下:若c ∥b ,又c ∥a ,则a ∥b ,这与a ,b 异面矛盾,故cD ∥\b ;命题④也准确,若c 与两异面直线a ,b 都相交,由公理2可知,a ,c 可确定一个平面,b ,c 也可确定一个平面,这样,a ,b ,c 共确定两个平面.11.(4分)如图所示,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥底面ABC,AB=BC=AA1,∠ABC=90°,点E、F分别是棱AB、BB1的中点,则直线EF和BC1所成的角是 .【答案】60°12. (4分)下列如图所示是正方体和正四面体,P、Q、R、S分别是所在棱的中点,则四个点共面的图形是________.【答案】①②③【解析】在④图中,可证Q点所在棱与面PRS平行,所以,P、Q、R、S四点不共面.可证①中四边形PQRS为梯形;③中可证四边形PQRS为平行四边形;②中如图所示取A1A与BC的中点为M、N可证明PMQNRS为平面图形,且PMQNRS为正六边形.13.(6分)【2019高考浙江文数】如图,已知平面四边形ABCD ,AB=BC=3,CD=1,∠ADC=90°.沿直线AC 将△ACD 翻折成△CD 'A ,直线AC 与D 'B 所成角的余弦的最大值是______.所以cos cos ',BD n θ=<>uuu r r ''BD n BD n⋅=uuu r ruuu r r =cos 1α=时,cos θ取最大值HD'DCB A zyxO14. (6分) 【北京市朝阳区高三第一次综合练习】如图,在四棱锥S ABCD -中,SB ⊥底面ABCD .底面ABCD 为梯形,AB AD ⊥,AB ∥CD ,1,3AB AD ==,2CD =.若点E 是线段AD 上的动点,则满足90SEC ∠=︒的点E 的个数是 .BCDESA【答案】2【解析】因为SB ⊥底面ABCD ,SE 在底面ABCD 上射影为BE ,由三垂线定理,90SEC ∠=︒,只要BE EC ⊥即可,由平面几何知识可知,以BC 为直径的圆与AD 有两个交点,故满足条件的E 点的个数是2.15. (6分)在三棱锥P -ABC 中,PA ⊥底面ABC ,AC ⊥BC ,PA =AC =BC ,则直线PC 与AB 所成角的大小是________. 【答案】 60°三、解答题 (本大题共5小题,共74分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤) 16.(本题满分14分)如图所示,在四面体ABCD 中作截面PQR ,若PQ 、CB 的延长线交于点M ,RQ 、DB 的延长线交于点N ,RP 、DC 的延长线交于点K ,求证:M 、N 、K 三点共线.【答案】证明见解析.【解析】∵M ∈PQ ,直线PQ ⊂平面PQR ,M ∈BC ,直线BC ⊂平面BCD , ∴M 是平面PQR 与平面BCD 的一个公共点, 即M 在平面PQR 与平面BCD 的交线上.同理可证N 、K 也在平面PQR 与平面BCD 的交线上.又如果两个平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线, ∴M 、N 、K 三点共线.17. (本题满分15分)如图所示,四边形ABEF 和ABCD 都是直角梯形,∠BAD =∠FAB =90°,BC=12AD ,BE=12FA ,AD BC //,FA BE //,G 、H 分别为FA 、FD 的中点.(Ⅰ)四边形BCHG 是平行四边形; (Ⅱ)C 、D 、F 、E 四点是否共面?为什么? 【答案】见解析.18.(本题满分15分)【江苏省泰州中学2019届高三摸底考试】如图,正方形ABCD 所在的平面与△CDE 所在的平面交于CD ,AE ⊥平面CDE ,且2AB AE =. (1)求证://AB 平面CDE ; (2)求证:平面ABCD ⊥平面ADE .【答案】(1)详见解析(2)详见解析 【解析】∴CD ⊥平面ADE ,又CD ⊂平面ABCD , ∴平面ABCD ⊥平面ADE .19.(本题满分15分)在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的A 1C 1面上有一点P (如图所示,其中P 点不在对角线B 1D 1)上.(Ⅰ)过P 点在空间作一直线l ,使l ∥直线BD ,应该如何作图?并说明理由; (Ⅱ)过P 点在平面A 1C 1内作一直线m ,使m 与直线BD 成α角,其中α∈]2,0(π,这样的直线有几条,应该如何作图? 【答案】见解析.图(b)20. (本题满分15分)如图所示,三棱柱ABC -A 1B 1C 1的底面是边长为2的正三角形,侧棱A 1A ⊥底面ABC ,点E ,F 分别是棱CC 1,BB 1上的点,点M 是线段AC 上的动点,EC =2FB =2.(1)当点M在何位置时,BM∥平面AEF?(2)若BM∥平面AEF,判断BM与EF的位置关系,说明理由;并求BM与EF所成的角的余弦值.【答案】 (1) 点M为AC的中点;(2)155.【解析】 (1)方法一:如图(1)所示,取AE的中点O,连接OF,过点O作OM⊥AC于点M.因为侧棱A1A⊥底面ABC,所以侧面A1ACC1⊥底面ABC.又因为EC=2FB=2,所以OM∥FB∥EC且OM=12EC=FB,所以四边形OMBF为矩形,BM∥OF.因为OF⊂平面AEF,BM⊄平面AEF,故BM∥平面AEF,此时点M为AC的中点.方法二:如图(2)所示,取EC的中点P,AC的中点Q,连接PQ,PB,BQ,因为EC=2FB=2,所以PE綊BF,所以PQ∥AE,PB∥EF,所以PQ∥平面AFE,PB∥平面AEF,因为PB∩PQ=P,PB,PQ⊂平面PBQ,所以平面PBQ∥平面AEF.又因为BQ⊂平面PBQ,所以BQ∥平面AEF.故点Q 即为所求的点M,此时点M为AC的中点.。
2019届高考数学(浙江版)一轮配套讲义:8.2空间点线面的位置关系

§8.2 空间点、线、面的地点关系考纲解读考点考纲内容要求浙江省五年高考统计2013 2014 2015 2016 20171. 理解空间直线、平面地点关系的定义, 并认识以下能够作为推理依照的公义和定理.公义 1: 假如一条直线上的两点在一个平面内 , 那么这条直线上全部的点在此平面内.公义 2: 过不在同一条直线上的三点, 有且只14,4 有一个平面 . 10,5 17,4 4( 文)分空间点、线、公义 3: 假如两个不重合的平面有一个公共分分,2,5 分9,4 面的地点关点 , 那么它们有且只有一条过该点的公共直理解4( 文) 6( 文) 5 分2( 文) 分系线 . , , 13,4, 公义 4: 平行于同一条直线的两条直线相互 5 分 5 分分5 分平行 .定理 : 空间中假如一个角的两边与另一个角的两边分别平行 , 那么这两个角相等或互补 .2. 理解两条异面直线所成角的观点.剖析解读 1. 以几何体为依靠考察空间点、线、面的地点关系, 空间异面直线的判断 .2. 以棱柱、棱锥为依靠考察两条异面直线所成角.3. 估计 2019 年高考取 , 空间点、线、面的地点关系, 异面直线所成角还是考察要点 .五年高考考点空间点、线、面的地点关系1.(2016 浙江 ,2,5 分) 已知相互垂直的平面α , β交于直线 l. 若直线 m,n 知足 m∥ α ,n ⊥ β , 则 ( )A.m∥ lB.m∥ nC.n ⊥ lD.m⊥ n答案 C2.(2015 浙江文 ,4,5 分 ) 设α, β是两个不一样的平面 ,l,m 是两条不一样的直线 , 且 l ? α,m? β .( )A. 若 l ⊥ β, 则α ⊥βB. 若α⊥ β , 则 l ⊥ mC. 若 l ∥ β, 则α ∥βD. 若α ∥ β , 则 l ∥ m答案 A3.(2013 浙江 ,10,5 分 ) 在空间中 , 过点 A 作平面π的垂线 , 垂足为 B, 记 B=f π(A). 设α , β是两个不一样的平面 ,对空间随意一点 P,Q1=f β [f α(P)],Q 2=f α [f β (P)], 恒有 PQ1=PQ2, 则 ()A. 平面α与平面β垂直B. 平面α与平面β所成的 ( 锐) 二面角为 45°C. 平面α与平面β平行D. 平面α与平面β所成的 ( 锐) 二面角为 60°答案 A4.(2013 浙江文 ,4,5 分 ) 设 m,n 是两条不一样的直线 , α , β是两个不一样的平面 ()A. 若 m∥ α,n ∥ α , 则 m∥ nB. 若 m∥ α,m∥ β , 则α ∥ βC. 若 m∥ n,m⊥ α , 则 n⊥ αD. 若 m∥ α, α ⊥ β , 则 m⊥ β答案 C5.(2016 课标全国Ⅰ ,11,5 分) 平面α过正方体 ABCD-A1B1C1D1的极点 A, α ∥平面 CB1D1, α∩平面 ABCD=m,α∩平面 ABB1A1=n, 则 m,n 所成角的正弦值为 ( )A. B. C. D.答案 A6.(2015 广东 ,8,5 分) 若空间中 n 个不一样的点两两距离都相等, 则正整数 n 的取值 ()A. 至多等于 3B. 至多等于4C.等于 5D.大于 5答案 B7.(2015 福建 ,7,5 分) 若 l,m 是两条不一样的直线 ,m 垂直于平面α , 则“ l ⊥ m”是“ l ∥α ”的 ()A.充分而不用要条件B.必需而不充分条件C.充分必需条件D.既不充分也不用要条件答案 B8.(2014 辽宁 ,4,5 分) 已知 m,n 表示两条不一样直线, α表示平面 . 以下说法正确的选项是 ( )A. 若 m∥ α,n ∥ α , 则 m∥ nB. 若 m⊥ α,n ? α , 则 m⊥ nC. 若 m⊥ α,m⊥ n, 则 n∥ αD. 若 m∥ α,m⊥ n, 则 n⊥ α答案 B9.(2017 课标全国Ⅲ理 ,16,5 分 )a,b 为空间中两条相互垂直的直线, 等腰直角三角形ABC的直角边 AC所在直线与 a,b 都垂直 , 斜边 AB以直线 AC为旋转轴旋转 , 有以下结论 :①当直线 AB与 a 成 60°角时 ,AB 与 b 成 30°角 ;②当直线 AB与 a 成 60°角时 ,AB 与 b 成 60°角 ;③直线 AB与 a 所成角的最小值为45°;④直线 AB与 a 所成角的最大值为60°.此中正确的选项是.( 填写全部正确结论的编号)答案②③教师用书专用 (10 — 13)10.(2013 课标全国Ⅱ ,4,5 分) 已知 m,n 为异面直线 ,m⊥平面α ,n ⊥平面β . 直线 l 知足 l ⊥ m,l ⊥ n,l ?α,l ?β , 则 ( )A. α ∥ β且 l ∥ αB. α ⊥ β且 l ⊥ βC. α与β订交 , 且交线垂直于 lD. α与β 订交 , 且交线平行于 l答案 D11.(2013 广东 ,6,5 分 ) 设 m,n 是两条不一样的直线, α , β是两个不一样的平面. 以下命题中正确的选项是 ()A. 若α ⊥ β,m? α ,n ? β , 则 m⊥ nB. 若α ∥ β,m? α ,n ? β , 则 m∥ nC. 若 m⊥ n,m? α ,n ? β , 则α ⊥βD. 若 m⊥ α,m∥ n,n ∥ β , 则α ⊥β答案 D12.(2013 江西 ,8,5 分 ) 如图 , 正方体的底面与正四周体的底面在同一平面α上, 且 AB∥CD,正方体的六个面所在的平面与直线CE,EF 订交的平面个数分别记为m,n, 那么 m+n=()A.8B.9C.10D.11答案 A13.(2013 上海春招 ,9,3 分) 在以下图的正方体ABCD-A1B1C1D1中 , 异面直线 A1B与 B1C所成角的大小为.答案三年模拟A 组2016— 2018 年模拟·基础题组考点空间点、线、面的地点关系1.(2018浙江镇海中学期中,5) 设 a,b 是两条直线是“ a⊥ b”的 ()A. 充分不用要条件B. 必需不充分条件C. 充要条件D. 既不充分也不用要条件, α , β表示两个平面, 假如a? α , α ∥β , 那么“ b⊥ β ”答案 A2.(2018浙江镇海中学模拟,4) 以下命题正确的选项是()A. 若两个平面分别经过两条平行直线, 则这两个平面平行C.平行四边形的平行投影可能是正方形D.若一条直线上的两个点到平面α的距离相等 , 则这条直线平行于平面α答案C3.(2017浙江名校协作体期初,3) 以下命题正确的选项是()A. 若直线 a 和 b 共面 , 直线 b 和 c 共面 , 则 a 和 c 共面B. 若直线 a 与平面α不垂直 , 则 a 与平面α内的全部的直线都不垂直C. 若直线 a 与平面α不平行 , 则 a 与平面α内的全部的直线都不平行D. 若异面直线a,b 不垂直 , 则过 a 的任何平面与 b 都不垂直答案 D4.(2017 浙江镇海中学模拟卷四,9) 如图 , 已知△ABC是以B 为直角极点的直角三角形,D 为平面ABC外一点,且知足 AD=BC,CD=AB,E是线段 AB的中点 . 若点 D在平面 ABC上的投影点 M恰巧落在线段BE上 ( 不含两头点 ), 则的取值范围是 ()A.(0,1)B.(1, )C.(1, )D.(,)答案 B5.(2017 浙江模拟训练冲刺卷五,5) 三个半径为 R的球和两个半径为 r 的球 , 知足条件 : 三个半径为 R的球两两外切, 且每个球都同时与半径为r 的球外切 . 若半径为 r 的两个球也相互外切, 则 R与 r 的关系是 () A.R=r B.R=2r C.R=3r D.R=6r答案 D6.(2018 浙江浙东北结盟期中 ,16) 正四周体 ABCD的棱长为 6, 此中 AB∥平面α,E,F 分别为线段 AD,BC的中点 , 当正四周体以AB为轴旋转时 , 线段 EF在平面α上的射影长的取值范围是.答案[3,3]7.(2016 浙江高考冲刺卷 ( 三),13) 已知平面α和不重合的直线 m、n, 以下命题中真命题是 ( 写出全部真命题的序号 ).①假如 m? α ,n ?α ,m、 n 是异面直线 , 那么 n∥ α .②假如 m? α ,n 与α订交 , 那么 m、 n 是异面直线 .③假如 m? α ,n ∥ α,m、 n 共面 , 那么 m∥ n.④假如 m⊥α ,n ⊥ m,那么 n∥α .答案③B 组2016— 2018 年模拟·提高题组一、选择题1.(2018浙江9+1高中结盟期中,9) 已知 PABC是正四周体 ( 全部棱长都相等的四周体),E 是 PA中点 ,F 是 BC 上凑近点B的三平分点 , 设 EF 与 PA、 PB、 PC所成角分别为α、β 、γ,则()A. β >γ >αB. γ >β >αC. α >β >γD. α >γ >β答案 D2.(2017浙江宁波二模(5月),10)如图,在直二面角A-BD-C 中 , △ ABD,△ CBD均是以 BD为斜边的等腰直角三角形 , 取 AD的中点 E, 将△ ABE沿 BE翻折到△ A1BE的地点 , 在△ ABE的翻折过程中 , 以下不行能建立的是...()A.BC 与平面 A1BE内某直线平行B.CD∥平面 A1BEC.BC 与平面 A1BE内某直线垂直D.BC⊥ A1B答案 D3.(2017浙江名校(绍兴一中)沟通卷一,10)四棱锥P-ABCD中,AD⊥平面PAB,BC⊥平面PAB,底面ABCD为梯形 ,AD=4,BC=8,AB=6, ∠ APD=∠ CPB,则以下结论中正确的选项是()① PB=2PA;② P 点的轨迹是圆 ; ③ P 点的轨迹是抛物线的一部分; ④三角形PAB的面积的最大值是12.A. ①②④B. ②④C. ①④D. ③④答案 C4.(2017浙江宁波期末,10)在正方形ABCD中 , 点 E,F 分别为边BC,AD的中点 , 将△ ABF沿 BF 所在的直线进行翻折 , 将△ CDE沿 DE所在的直线进行翻折, 则在翻折的过程中()A. 点 A 与点 C 在某一地点可能重合B. 点 A 与点 C 的最大距离为ABC. 直线 AB与直线 CD可能垂直D. 直线 AF 与直线 CE可能垂直答案 D5.(2017浙江镇海中学第一学期期中,7) 如图 , 四边形 ABCD中 ,AB=BD=DA=2,BC=CD= , 现将△ ABD沿 BD折起 , 当二面角A-BD-C 的大小在时,直线AB与CD所成角的余弦值的取值范围是()A. B.C. D.答案 B二、解答题6.(2018浙江高考模拟卷,19) 如图 , 在三棱台ABC-DEF中,AB=BC=AC=2,AD=DF=FC=1,N为 DF的中点 , 二面角D-AC-B 的大小为.(1)证明 :AC⊥ BN;(2)求直线 AD与平面 BEFC所成角的正弦值 .分析 (1) 证明 : 取 AC中点 M,连结 NM,BM.易知 AC⊥ NM,AC⊥ BM,又 NM∩BM=M,因此 AC⊥平面 NBM.又由于 BN? 平面 NBM,因此 AC⊥ BN.(2)由三棱台构造特点可知 , 直线 AD,CF,BE 的延伸线交于一点 , 记为 P, 连结 PN,易知直线PN与直线 MN重合 ,△PAC为等边三角形 . 连结 AE,EC.由 (1) 可知 , ∠ PMB为二面角 D-AC-B 的平面角 , 则∠PMB= . 由于 AB=AP=BC=CP=2,E为 PB中点 ,因此 PB⊥平面 AEC,因此平面AEC⊥平面 PBC.过点 A 作 AH⊥ EC于点 H, 连结 HP.由平面 AEC⊥平面 PBC,可知 AH⊥平面 PBC,因此直线AD与平面 BEFC所成角为∠ APH.易知 AE=CE= , 由此在△ AEC中易求得AH=,因此 sin ∠APH= =.C 组2016— 2018 年模拟·方法题组方法 1点、线、面的地点关系的解题策略1.以下图 , △ ADP为正三角形 , 四边形 ABCD为正方形 , 平面 PAD⊥平面 ABCD.M为平面 ABCD内的一动点 , 且知足 MP=MC,则点 M在正方形ABCD内的轨迹为以下选项中的(O 为正方形ABCD的中心 )()答案 A方法 2异面直线所成角的求法2.(2017浙江“七彩阳光”新高考研究结盟测试点 M在平面 PBC内 , 且 AM= , 设异面直线AM 与,10) 如图 , 在三棱锥 P-ABC 中,AB=AC=PB=PC=5,PA=4,BC=6, BC所成的角为α, 则 cos α的最大值为 ()A. B. C. D. 答案 D。
浙江2019版高考数学第一轮复习 第八章 立体几何 8.2 空间点、线、面的位置关系
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方法 2 异面直线所成角的求法
求两条异面直线所成角的大小,一般方法是通过平行移动直线,把异面 问题转化为共面问题来解决.根据空间等角定理及推论可知,异面直线 所成角的大小与顶点位置无关,往往将角的顶点取在其中的一条直线 上,特别地,可以取其中一条直线与另一条直线所在平面的交点或异面 线段的端点.总之,顶点的选取要与已知量有关,以便于计算,具体步骤如 下: (1)利用定义构造角,可固定一条,平移另一条,或两条同时平移到某个特 殊的位置,顶点选在特殊的位置上; (2)证明作出的角即为所求角(或其补角); (3)利用三角形来求角.
CRQ中,CQ= 2 3
x2
∈(0,2),故0<x2< 2 ,解得x∈
3
0,
6 3
,故选B.
解法二:以C为原点,CD,CB分别为x轴,y轴建立空间直角坐标系(图略),则
A(0,1,1),B(0,2,0),D(2,0,0).设Q(y,0,0), AP
=x AB
=x(0,1,-1)=(0,x,-x),其中0<x
(3)公理3:A∈α,A∈β⇒α∩β=l且A∈l.这是确定两个平面相交于一条直
线的依据,运用公理3可判定诸点共线或点在线上.
(4)公理4:a∥b,b∥c⇒a∥c,也叫做空间平行线的传递性.它表明:空间中
平行于一条已知直线的所有直线都互相平行.
二、异面直线及所成的角
1.异面直线
(1)定义:不同在任何一个平面内的两条直线.
高考数学
§8.2 空间点、线、面的位置关系
知识清单
考点 空间点、线、面的位置关系
一、空间点、线、面的位置关系 1.双基表
2.如图,直线AB、BC、CA两两相交,交点分别为A、B、C,判断这三条直 线是否共面并说明理由.回答是肯定的,这三条直线共面,理由如下:
2019年高考数学一轮复习空间点、线、面的位置关系
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解:①③对,其余错.
答案: C
复习目标
课前预习
高频考点
课时小结
课后练习
平面基本性质的应用
判断空间两直线的位置关系
点、线、面位置关系的判定
复习目标
课前预习
高频考点
课时小结
课后练习
考点一· 平面基本性质的应用
【例 1】在空间四边形 ABCD 中,E、G 分别为 BC、AB 的中点,F 在 CD 上,H 在 AD 上,且有 DF∶FC=2∶3, DH∶HA=2∶3. (1)求证:G、E、F、H 四点共面; (2)求证:EF、GH、BD 交于一点; (3)若 EF 与 GH 相交于 O,证明:B、D、O 三点共线.
复习目标
课前预习
高频考点
课时小结
课后练习
设 EF∩GH=O,由 O∈EF,EF⊂平面 BCD, 所以 O∈平面 BCD,同理 O∈平面 ABD, 所以 O 在平面 ABD 与平面 BCD 的交线 BD 上, 所以 EF、GH、BD 交于一点 O. (3)由(2)可知,O 点在 BD 上,所以 B、D、O 三点共线.
复习目标
课前预习
高频考点
课时小结
课后练习
3.空间中直线与平面的位置关系
无数个 一个 没有
4.平面与平面的位置关系
平行—— 相交——
没有公共点 有且只有一条公共直线
复习目标
课前预习
高频考点
课时小结
课后练习
1.公理 2 的三个推论 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. 2.异面直线的判定定理 过平面外一点和平面内一点的直线,与平面内不过该 点的直线是异面直线. 3.唯一性定理 (1)过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行. (2)过直线外一点有且只有一个平面与已知直线垂直. (3)过平面外一点有且只有一个平面与已知平面平行. (4)过平面外一点有且只有一条直线与已知平面垂直.
空间几何中的点线面的位置关系
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空间几何中的点线面的位置关系在空间几何学中,点、线和面是最基本的几何元素。
它们在空间中的位置关系对于理解和解决几何问题至关重要。
本文将讨论点线面在空间中的常见位置关系以及它们之间的相互作用。
一、点与线的位置关系1.1 点在直线上当一个点位于一条直线上时,称该点在直线上。
点在直线上的特点是它与直线上的任意两个点都在同一直线上。
1.2 点在直线上的延长线上当一个点位于直线的延长线上时,称该点在直线上的延长线上。
点在直线延长线上的特点是它与直线上的任意两个点都在同一直线上,包括线的两个端点。
1.3 点在线段上当一个点位于一条线段上时,称该点在线段上。
点在线段上的特点是它位于线段的两个端点之间。
1.4 点在线段的延长线上当一个点位于线段的延长线上时,称该点在线段的延长线上。
点在线段延长线上的特点是它位于线段的两个端点之外。
二、点与面的位置关系2.1 点在平面上当一个点位于一个平面上时,称该点在平面上。
点在平面上的特点是它与平面上的任意两个点都在同一平面上。
2.2 点在平面上的延长线上当一个点位于平面的延长线上时,称该点在平面上的延长线上。
点在平面延长线上的特点是它与平面上的任意两个点都在同一平面上,包括平面的边界和内部点。
2.3 点在平面外当一个点不在平面上时,称该点在平面外。
点在平面外的特点是它无法与平面上的任意两个点构成一条直线。
三、线与面的位置关系3.1 线在平面上当一条线位于平面内时,称该线在平面上。
线在平面上的特点是它与平面上的任意两个点都在同一平面上。
3.2 线平行于平面当一条线与平面上的所有点都不相交时,称该线平行于平面。
平行于平面的特点是线上的所有点与平面上的任意两个点的连线都平行。
3.3 线与平面相交于一点当一条线与平面上的某个点相交时,称该线与平面相交于一点。
线与平面相交于一点的特点是线上的所有点与平面上的任意两个点的连线都相交于同一点。
四、面与面的位置关系4.1 平行面当两个面的法向量平行时,称这两个面为平行面。
2019年高考数学一轮复习讲练测(浙江版):专题8.3空间点、线、面的位置关系(讲)(解析版)
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2017年爲考数学讲练测【浙江版】【讲】第八辛立体几何第花节空间点、直线、平面间的关系平面的基本性质,点、直线、平面之间的位置关系是高考试题主要考查知识点,题型多为选择题或填空题,少有在大题中间接考查•平面的基本性质是立体几何的基础,而两条异面直线所成的角和距离是高考热点,在新课标高考卷中频频出现.【课前检测训练】[判一判]1. 判断下面结论是否准确(打“V”或“X” ) •(1) 如果两个不重合的平面 a , 3有一条公共直线a,那么就说平面a , 3相交,并记作a n 3=a.(2) 两个平面a , 3有一个公共点A,就说a , 3相交于过A点的任意一条直线.(3) 两个平面a , 3有一个公共点A,就说a , 3相交于A点,并记作a n 3 = A.(4) 两个平面ABC与DBC相交于线段BC.(5) 经过两条相交直线,有且只有一个平面.答案:(1) V ; (2) X ;(3) X ; (4) X ;(5) V .2•空间四点中,三点共线是这四点共面的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件答案:A.[练一练]1.直线m, n均不在平面:-内,给出下列命题:①若m n, n :•,贝U m :-;②若m :,沱1:,,则m :-;③若m _ n, n 丨* ,则m :-;④若m .1】,::..『■,则m •则其中准确命题的个数是( )A. 1B.2C.3D.4:-,:交于直线l.若直线m n满足m // :•, n± :,2.【2019高考浙江理数】已知互相垂直的平面【答案】DF列直线中与直线EF相交的是(F 列直线中与直线 EF 相交的是(A. m// 1 B.m// n C . n 丄1D丄n【答案】 C【解析】 由题意知 :--l, l :, n _ :, n _ 1 . .故选c.ABCDABCD,中,E 、F 分别为BC BB 的中点,则则()3.【2019高考上海文科】如图,在正方体(A)直线AA(B)直线A B(C)直线A i D (D)直线B i C i【答案】D【解析】只有B i C i与EF在同一平面内,是相交的,其他A, B, C中直线与EF都是异面直线,故选D.4.直三棱柱ABO ABC中,若/ BAC= 90°, AB= AC= AA,则异面直线BA与AC所成的角等于()A. 30° B . 45° C . 60° D. 90°【答案】C【解析】由原来的直三棱柱补成一个正方体ABC B A i B i CD,如图.•/AC// BD,•••/ ABD即为异面直线BA与AC所成的角.•••△ ABD为正三角形,•••/ ABD= 60° .故选C.5.下列命题:①三个点确定一个平面;②一条直线和一点确定一个平面;③两条相交直线确定一个平面;④两条平行线确定一个平面;⑤若四点不共面,则必有三点不共线.其中准确命题是____________ .【答案】③④⑤【解析】①不正确,当三点共线时不成立;②不正确,当点在直线上时』不成立;③正确同,两条相交盲线,必有三个点不共线,由公理?知』正确;④正确,理由同③;⑤正确,反证法:若有三点共线4则]与第四个点确定一个平面肚、二四点共面,与已知相矛盾.【题根精选精析】考点一平面的基本性质【1-1】在正方体ABCB ABGD中,P, Q R分别是AB AD, BC的中点,那么正方体的过P,Q R的截面图形是()A.三角形B •四边形 C •五边形D •六边形【答案】D【解析】如團所示,作创购交皿干◎连接妒并延长与d延交于虧且妒反向延长线与①延长线交于M连接屈交曲于£连接尸6则产6聽豹戯曲与正方体的交线,同理连接2交加于用连接穌,弧则0禹応淘截面与正方体的交线,二截面为六边形PQFGRE.【1-2】【江西卷】如图,正方体的底面与正四面体的底面在同一平面a上,且AB// CD则直线EF与正方体的六个面所在的平面相交的平面个数为 _____________________ •【答案】4【解析】取CD的中点为G由题意知平面EFG与正方体的左、右侧面所在平面重合或平行,从而EF与正方体的左、右侧面所在的平面平行或EF在平面内•所以直线EF与正方体的前、后侧面及上、下底面所在平面相交.故直线EF与正方体的六个面所在的平面相交的平面个数为4.【1-3】在正方体ABC B ABCD中,对角线AC与平面BDC交于点Q AC BD交于点M 求证: 点C , Q, M共线.【答案】见解析•【解析】如图所示,•/ AA// CC,••• AA, CC 确定平面AC.•/ AC?平面AC, Q€ AQ,•Q€平面AC ,而Q=平面BDCT线AC, • Q€平面BDC,•Q在平面BDC与平面AQ的交线上.•/ A8 BD= M•ME平面BDC,且ME平面AC ,.•.平面 BDCCi 平面 AQ = C i M•••0€ GM 即C , O M 三点共线.【1-4】如图,直角梯形 ABDC 中, AB// CD AB>CD S 是直角梯形 ABDC 所在平面外一点,画出平面SBD 和平面SAC 勺交线.':E E AC t 曲匕平面SAC }・ ・£€平面SAG 同理,可证疋平面S8D.二点兰在平面£辭和平面©匚的交线上,则连接SE f 直线恥是平面迦和平面的交线.【基础知识】(1) 公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内 (即直线在平面内).(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(即能够确定一个平面).(3) 公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条通过这个点的公共 直线.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. 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.【思想方法】公理1是判断一条直线是否在某个平面的依据;公理【答案】见解析•【解析】很明显,点m 是平面磁和平SAC —个公共点,即点E 在交线上.由于3仞,则分别延长曲Q 和影交于点乱如團所示.2及其推论是判断或证明点、线共面的依据;公理3是证明三线共点或三点共线的依据•要能够熟练用文字语言、符号语言、图形语言来表示公理.画几何体的截面,关键是画截面与几何体各面的交线,此交线只需两个公共点即可确定,作图时充分利用几何体本身提供的面面平行等条件,能够更快地确定交线的位置.证明四点共面的基本思路:一是直接证明,即利用公理或推论来直接证明;二是先由其中不共线的三点确定一个平面,再证第四个点也在这个平面内即可.要证明点共线或线共点的问题,关键是转化为证明点在直线上,也就是利用公理3,即证点在两个平面的交线上.或者选择其中两点确定一直线,然后证明另一点也在直线上•【温馨提醒】对于空间几何中的一些概念、公理、定理和推论的理解一定要结合图形,理解其本质,准确把握其内涵,特别是定理、公理中的限制条件,如公理3中“不共线的三点”,“不共线”是很重要的条件.另外,对于平面几何中的一些准确命题,包括一些定理推论,在空间几何中理应重新认定,有些命题因为空间中位置关系的变化,可能变为错误命题,学习中要养成分类讨论的习惯,再就是结合较熟悉的立体几何图形或现实生活中的实物实行辨析,也可利用手中的笔、书本等实行演示,验证.考点二空间两直线的位置关系【2-1】对于直线m n和平面a,下列命题中的真命题是()A. 如果m? a , n? a , m n是异面直线,那么n// aB. 如果m? a , n? a , m n是异面直线,那么n与a相交C. 如果m? a , n// a , m n共面,那么m// nD. 如果m? a , n// a , m n共面,那么m与n相交【答案】C【解析】对于选项盘八T可以与平面亍相交,对于选项知昇可以与平面农平行「故选项氣总均错, 由于曲S nil Q ,则d府无公共点又爼共面,所以金"检选项C正确,选项D错.故选匚【2-2】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,准确命题的序号是 _________________.【答案】②③④【解析】把正四面体的平面展开图还原•如图所示,GH 与 EF 为异面直线,BD 与MN 为异面直线,GH 与 MN 成 60。
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§8.2 空间点、线、面的位置关系考纲解读分析解读 1.以几何体为依托考查空间点、线、面的位置关系,空间异面直线的判定.2.以棱柱、棱锥为依托考查两条异面直线所成角.3.预计2019年高考中,空间点、线、面的位置关系,异面直线所成角仍是考查重点.五年高考考点空间点、线、面的位置关系1.(2016浙江,2,5分)已知互相垂直的平面α,β交于直线l.若直线m,n满足m∥α,n⊥β,则( )A.m∥lB.m∥nC.n⊥lD.m⊥n答案 C2.(2015浙江文,4,5分)设α,β是两个不同的平面,l,m是两条不同的直线,且l⊂α,m⊂β.( )A.若l⊥β,则α⊥βB.若α⊥β,则l⊥mC.若l∥β,则α∥βD.若α∥β,则l∥m答案 A3.(2013浙江,10,5分)在空间中,过点A作平面π的垂线,垂足为B,记B=fπ(A).设α,β是两个不同的平面,对空间任意一点P,Q1=fβ[fα(P)],Q2=fα[fβ(P)],恒有PQ1=PQ2,则( )A.平面α与平面β垂直B.平面α与平面β所成的(锐)二面角为45°C.平面α与平面β平行D.平面α与平面β所成的(锐)二面角为60°答案 A4.(2013浙江文,4,5分)设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面( )A.若m∥α,n∥α,则m∥nB.若m∥α,m∥β,则α∥βC.若m∥n,m⊥α,则n⊥αD.若m∥α,α⊥β,则m⊥β答案 C5.(2016课标全国Ⅰ,11,5分)平面α过正方体ABCD-A1B1C1D1的顶点A,α∥平面CB1D1,α∩平面ABCD=m,α∩平面ABB1A1=n,则m,n所成角的正弦值为( )A. B. C. D.答案 A6.(2015广东,8,5分)若空间中n个不同的点两两距离都相等,则正整数n的取值( )A.至多等于3B.至多等于4C.等于5D.大于5答案 B7.(2015福建,7,5分)若l,m是两条不同的直线,m垂直于平面α,则“l⊥m”是“l∥α”的( )A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案 B8.(2014辽宁,4,5分)已知m,n表示两条不同直线,α表示平面.下列说法正确的是( )A.若m∥α,n∥α,则m∥nB.若m⊥α,n⊂α,则m⊥nC.若m⊥α,m⊥n,则n∥αD.若m∥α,m⊥n,则n⊥α答案 B9.(2017课标全国Ⅲ理,16,5分)a,b为空间中两条互相垂直的直线,等腰直角三角形ABC的直角边AC所在直线与a,b都垂直,斜边AB以直线AC为旋转轴旋转,有下列结论:①当直线AB与a成60°角时,AB与b成30°角;②当直线AB与a成60°角时,AB与b成60°角;③直线AB与a所成角的最小值为45°;④直线AB与a所成角的最大值为60°.其中正确的是.(填写所有正确结论的编号)答案②③教师用书专用(10—13)10.(2013课标全国Ⅱ,4,5分)已知m,n为异面直线,m⊥平面α,n⊥平面β.直线l满足l⊥m,l⊥n,l⊄α,l ⊄β,则( )A.α∥β且l∥αB.α⊥β且l⊥βC.α与β相交,且交线垂直于lD.α与β相交,且交线平行于l答案 D11.(2013广东,6,5分)设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面.下列命题中正确的是( )A.若α⊥β,m⊂α,n⊂β,则m⊥nB.若α∥β,m⊂α,n⊂β,则m∥nC.若m⊥n,m⊂α,n⊂β,则α⊥βD.若m⊥α,m∥n,n∥β,则α⊥β答案 D12.(2013江西,8,5分)如图,正方体的底面与正四面体的底面在同一平面α上,且AB∥CD,正方体的六个面所在的平面与直线CE,EF相交的平面个数分别记为m,n,那么m+n=( )A.8B.9C.10D.11答案 A13.(2013上海春招,9,3分)在如图所示的正方体ABCD-A1B1C1D1中,异面直线A1B与B1C所成角的大小为.答案三年模拟A组2016—2018年模拟·基础题组考点空间点、线、面的位置关系1.(2018浙江镇海中学期中,5)设a,b是两条直线,α,β表示两个平面,如果a⊂α,α∥β,那么“b⊥β”是“a⊥b”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件答案 A2.(2018浙江镇海中学模拟,4)下列命题正确的是( )A.若两个平面分别经过两条平行直线,则这两个平面平行B.若平面α⊥γ,β⊥γ,则平面α⊥βC.平行四边形的平行投影可能是正方形D.若一条直线上的两个点到平面α的距离相等,则这条直线平行于平面α答案 C3.(2017浙江名校协作体期初,3)下列命题正确的是( )A.若直线a和b共面,直线b和c共面,则a和c共面B.若直线a与平面α不垂直,则a与平面α内的所有的直线都不垂直C.若直线a与平面α不平行,则a与平面α内的所有的直线都不平行D.若异面直线a,b不垂直,则过a的任何平面与b都不垂直答案 D4.(2017浙江镇海中学模拟卷四,9)如图,已知△ABC是以B为直角顶点的直角三角形,D为平面ABC外一点,且满足AD=BC,CD=AB,E是线段AB的中点.若点D在平面ABC上的投影点M恰好落在线段BE上(不含两端点),则的取值范围是( )A.(0,1)B.(1,)C.(1,)D.(,)答案 B5.(2017浙江模拟训练冲刺卷五,5)三个半径为R的球和两个半径为r的球,满足条件:三个半径为R的球两两外切,且每个球都同时与半径为r的球外切.若半径为r的两个球也互相外切,则R与r的关系是( ) A.R=r B.R=2r C.R=3r D.R=6r答案 D6.(2018浙江浙东北联盟期中,16)正四面体ABCD的棱长为6,其中AB∥平面α,E,F分别为线段AD,BC的中点,当正四面体以AB为轴旋转时,线段EF在平面α上的射影长的取值范围是.答案[3,3]7.(2016浙江高考冲刺卷(三),13)已知平面α和不重合的直线m、n,下列命题中真命题是(写出所有真命题的序号).①如果m⊂α,n⊄α,m、n是异面直线,那么n∥α.②如果m⊂α,n与α相交,那么m、n是异面直线.③如果m⊂α,n∥α,m、n共面,那么m∥n.④如果m⊥α,n⊥m,那么n∥α.答案③B组2016—2018年模拟·提升题组一、选择题1.(2018浙江9+1高中联盟期中,9)已知PABC是正四面体(所有棱长都相等的四面体),E是PA中点,F是BC 上靠近点B的三等分点,设EF与PA、PB、PC所成角分别为α、β、γ,则( )A.β>γ>αB.γ>β>αC.α>β>γD.α>γ>β答案 D2.(2017浙江宁波二模(5月),10)如图,在直二面角A-BD-C中,△ABD,△CBD均是以BD为斜边的等腰直角三角形,取AD的中点E,将△ABE沿BE翻折到△A1BE的位置,在△ABE的翻折过程中,下列不可能...成立的是( )A.BC与平面A1BE内某直线平行B.CD∥平面A1BEC.BC与平面A1BE内某直线垂直D.BC⊥A1B答案 D3.(2017浙江名校(绍兴一中)交流卷一,10)四棱锥P-ABCD中,AD⊥平面PAB,BC⊥平面PAB,底面ABCD为梯形,AD=4,BC=8,AB=6,∠APD=∠CPB,则下列结论中正确的是( )①PB=2PA;②P点的轨迹是圆;③P点的轨迹是抛物线的一部分;④三角形PAB的面积的最大值是12.A.①②④B.②④C.①④D.③④答案 C4.(2017浙江宁波期末,10)在正方形ABCD中,点E,F分别为边BC,AD的中点,将△ABF沿BF所在的直线进行翻折,将△CDE沿DE所在的直线进行翻折,则在翻折的过程中( )A.点A与点C在某一位置可能重合B.点A与点C的最大距离为ABC.直线AB与直线CD可能垂直D.直线AF与直线CE可能垂直答案 D5.(2017浙江镇海中学第一学期期中,7)如图,四边形ABCD中,AB=BD=DA=2,BC=CD=,现将△ABD沿BD折起,当二面角A-BD-C的大小在时,直线AB与CD所成角的余弦值的取值范围是( )A. B.C. D.答案 B二、解答题6.(2018浙江高考模拟卷,19)如图,在三棱台ABC-DEF中,AB=BC=AC=2,AD=DF=FC=1,N为DF的中点,二面角D-AC-B的大小为.(1)证明:AC⊥BN;(2)求直线AD与平面BEFC所成角的正弦值.解析(1)证明:取AC中点M,连接NM,BM.易知AC⊥NM,AC⊥BM,又NM∩BM=M,所以AC⊥平面NBM.又因为BN⊂平面NBM,所以AC⊥BN.(2)由三棱台结构特征可知,直线AD,CF,BE的延长线交于一点,记为P,连接PN,易知直线PN与直线MN重合,△PAC为等边三角形.连接AE,EC.由(1)可知,∠PMB为二面角D-AC-B的平面角,则∠PMB=.因为AB=AP=BC=CP=2,E为PB中点,所以PB⊥平面AEC,所以平面AEC⊥平面PBC.过点A作AH⊥EC于点H,连接HP.由平面AEC⊥平面PBC,可知AH⊥平面PBC,所以直线AD与平面BEFC所成角为∠APH.易知AE=CE=,由此在△AEC中易求得AH=,所以sin∠APH==.C组2016—2018年模拟·方法题组方法1 点、线、面的位置关系的解题策略1.如图所示,△ADP为正三角形,四边形ABCD为正方形,平面PAD⊥平面ABCD.M为平面ABCD内的一动点,且满足MP=MC,则点M在正方形ABCD内的轨迹为下列选项中的(O为正方形ABCD的中心)( )答案 A方法2 异面直线所成角的求法2.(2017浙江“七彩阳光”新高考研究联盟测试,10)如图,在三棱锥P-ABC 中,AB=AC=PB=PC=5,PA=4,BC=6,点M 在平面PBC 内,且AM=,设异面直线AM 与BC 所成的角为α,则cos α的最大值为( )A.B.C. D.答案 D。