北师大版数学必修二同步课件:第一章66.1 垂直关系的判定 (1)

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第一章 立体几何初步
二面角的求解问题 已知 ABCD-A1B1C1D1 是棱长为 a 的正方体,求二面 角 C1­BD­C 的正切值. [解] 如图,连接 AC,与 BD 相交于点 O,连接 OC1. 由于 ABCD 是正方形,
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第一章 立体几何初步
所以 AC⊥BD,即 OC⊥BD. 又因为 C1B=C1D,且 O 是 BD 的中点,所以 C1O⊥BD. 因此∠C1OC 就是二面角 C1­BD­C 的平面角. 在 Rt△C1CO 中,tan∠C1OC=CO1CC, 而 C1C=a,OC= 22a, 所以 tan∠C1OC= 2.
B.2 对 D.5 对
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第一章 立体几何初步
解析:选 D.因为 DA⊥AB,DA⊥PA,所以 DA⊥平面 PAB, 同理 BC⊥平面 PAB,又 AB⊥平面 PAD,所以 DC⊥平面 PAD, 所以平面 PAD⊥平面 AC,平面 PAB⊥平面 AC,平面 PBC⊥ 平面 PAB,平面 PAB⊥平面 PAD,平面 PDC⊥平面 PAD, 共 5 对.故选 D.
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第一章 立体几何初步
易错警示
对定理理解不透彻致误
设 α,β 为不重合的两个平面,给出下列说法: ①若 α 内的两条相交直线分别平行于平面 β,则 α 平行于 β; ②若 α 外一条直线 l 与 α 内的一条直线平行,则 l 和 α 平行; ③设 α 和 β 相交于直线 l,若 α 内有一条直线垂直于 l,则 α 和 β 垂直; ④直线 l 与平面 α 垂直的条件是 l 与 α 内的两条直线垂直. 上面说法中正确的序号是______(写出所有的正确的序号).
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③二面角的记法
第一章 立体几何初步
以直线 AB 为棱,半平面 α、β 为面的二面角,如图,记作: 二面角__α__-_A_B_-_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
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第一章 立体几何初步
2.对面面垂直的判定定理的两点说明 (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.
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第一章 立体几何初步
解:(1)选 D.因为 AD⊥BC,AD⊥BD,BC∩BD=B, 所以 AD⊥平面 BCD. 又因为 AD 平面 ADC,
所以平面 ADC⊥平面 DBC. (2)证明:因为底面 ABCD 是菱形,所以 BD⊥AC. 因为 PA⊥底面 ABCD,BD 平面 ABCD,
所以 PA⊥BD.又 PA∩AC=A,所以 BD⊥平面 PAC. 又因为 BD 平面 PBD,所以平面 PBD⊥平面 PAC.
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第一章 立体几何初步
证明:(1)因为 SA=SC,D 是 AC 的中点,所以 SD⊥AC.在 Rt△ABC 中,AD=BD,由已知 SA=SB, 所以△ADS≌△BDS,所以 SD⊥BD. 又 AC∩BD=D,所以 SD⊥平面 ABC. (2)因为 AB=BC,D 为 AC 的中点, 所以 BD⊥AC.由(1)知 SD⊥BD, 因为 SD∩AC=D,所以 BD⊥平面 SAC.
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第一章 立体几何初步
4.如图 P 是二面角 α-l-β 内的点,PA⊥α,PB⊥β,垂足分别 为 A,B.若∠APB=80°,则二面角 α-l­β 的大小为________.
答案:100°
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第一章 立体几何初步
1.对直线与平面垂直的判定定理的三点说明 (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 交直线都和该直线垂直即可,不必找所有的直线,至于这两 条相交直线与已知直线是否有公共点无关紧要.
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第一章 立体几何初步
求二面角平面角的常用方法 (1)定义法:在二面角的棱上找一特殊点,过该点在两个半平 面内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 的两个半平面产生交线,这两条交线所成的角,即为二面角 的平面角. (3)垂线法:过二面角的一个平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,此种方法通用于求二面角的所有题目,具体步骤为: 一找,二证,三求.
面角.
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第一章 立体几何初步
⑤直二面角:平__面__角__是__直__角__的二面角叫作直二面角. (2)平面与平面的垂直 ①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: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),
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第一章 立体几何初步
2.直线 l 与平面 α 内的两条直线都垂直,则直线 l 与平面 α
的位置关系是( )
A.平行
B.垂直
C.在平面 α 内
D.无法确定
答案:D已知 PA⊥矩形 ABCD 所在的平面(如图),则图中互相垂 直的平面有( )
A.1 对 C.3 对
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第一章 立体几何初步
ECA 呢?
若本例条件不变,如何证明平面 DEA⊥平面
证明:因为 DM∥BN,BN⊥平面 ECA.所以 DM⊥平面 ECA. 又因为 DM 平面 DEA,所以平面 DEA⊥平面 ECA.
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第一章 立体几何初步
证明面面垂直的三种方法 (1)定义法. (2)判定定理法:在一个平面内找(或作)出一条直线,再证明 该直线与另一个平面垂直. (3)利用结论:两个平行平面中的一个垂直于第三个平面,则 另一个也垂直于第三个平面.
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第一章 立体几何初步
3.如图,四棱锥 S-ABCD 的底面是正方形,每 条侧棱的长都是底面边长的 2倍,P 为侧棱 SD 上的点.
(1)求证:AC⊥SD; (2)若 SD⊥平面 PAC,求二面角 P­AC­D 的大小.
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第一章 立体几何初步
解:(1)证明:连接 BD,设 AC 交 BD 于 O,连接 SO.由题意 知 SO⊥AC.在正方形 ABCD 中,AC⊥BD,又 SO∩BD=O, 所以 AC⊥平面 SBD,得 AC⊥SD. (2)设正方形边长为 a,则 SD= 2a,又 OD= 22a,所以∠SDO =60°.连接 OP,由(1)知 AC⊥平面 SBD,所以 AC⊥OP,且 AC⊥OD,所以∠POD 是二面角 P-AC-D 的平面角.由 SD⊥ 平面 PAC,知 SD⊥OP,所以∠POD=30°, 即二面角 P-AC-D 的大小为 30°.
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第一章 立体几何初步
(2)线面垂直的三种判定方法 ①用定义:证明 l 和平面 α 内任意一条直线都垂直. ②用定理:证明 l 与平面 α 内“两条相交”的直线都垂直, 即线线垂直⇒线面垂直. ③用推论:若 m⊥α,证明 l∥m,即可知 l⊥α.
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第一章 立体几何初步
1.如图,在△ABC 中,∠ABC= 90°,D 是 AC 的中点,S 是△ABC 所在平面 外一点,且 SA=SB=SC. (1)求证:SD⊥平面 ABC; (2)若 AB=BC,求证:BD⊥平面 SAC.
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第一章 立体几何初步
(2)取 AC 的中点 N,连接 MN,BN,则 MN∥═ CF. 因为 BD∥═ CF,所以 MN∥═ BD,所以 N∈平面 BDM.
因为 EC⊥平面 ABC,所以 EC⊥BN.又因为 AC⊥BN,EC∩ AC=C,所以 BN⊥平面 ECA. 又因为 BN 平面 BDM,所以平面 BDM⊥平面 ECA.
第一章 立体几何初步
§6 垂直关系
6.1 垂直关系的判定
第一章 立体几何初步
1.直线与平面垂直的判定 (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.
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第一章 立体几何初步
(2)直线与平面垂直的判定定理
文字语言
图形语言
如果一条直线和一个平
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第一章 立体几何初步
2.(1)空间四边形 ABCD 中,若 AD⊥BC,BD
⊥AD,那么有( )
A.平面 ABC⊥平面 ADC
B.平面 ABC⊥平面 ADB
C.平面 ABC⊥平面 DBC
D.平面 ADC⊥平面 DBC
(2)如图,四边形 ABCD 是菱形,PA⊥平面
ABCD. 求证:平面 PBD⊥平面 PAC.
记作:__α_⊥__β__.
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第一章 立体几何初步
③两个平面互相垂直的判定定理
文字语言
图形语言
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
符号语言 aa__⊥____β__α__⇒
α⊥β
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第一章 立体几何初步
1.判断正误.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)如果一条直线垂直于平面内的两条直线,那么这条直线垂 直于这个平面.( × ) (2)如果一条直线不垂直于一个平面,那么这条直线不垂直于 这个平面内的任意直线.( × ) (3)两条直线和一个平面所成的角相等,则这两条直线一定平 行.( × )
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第一章 立体几何初步
平面与平面垂直的判定 如图所示,△ABC 为正三角形,CE⊥平面 ABC,BD ∥CE,且 CE=AC=2BD,M 是 AE 的中点. (1)求证:DE=DA; (2)求证:平面 BDM⊥平面 ECA.
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第一章 立体几何初步
[证明] (1)取 EC 的中点 F,连接 DF. 因为 CE⊥平面 ABC, 所以 CE⊥BC.易知 DF∥BC,所以 CE⊥DF. 因为 BD∥CE, 所以 BD⊥平面 ABC. 在 Rt△EFD 和 Rt△DBA 中, EF=12CE=DB,DF=BC=AB, 所以 Rt△EFD≌Rt△DBA. 故 DE=DA.
面内的两条_相__交__直线 都_垂__直__,那么该直线与
此平面垂直
符号语言
__l⊥__a_ a ___a___∩lα⊥___,___bb___=b____A______α
⇒l⊥α
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第一章 立体几何初步
2.平面与平面垂直的判定 (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__.
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第一章 立体几何初步
[解析] ①平面 α 内的两条相交直线分别平行于平面 β,则两 条相交直线确定的平面 α 平行于平面 β,正确. ②平面 α 外一条直线 l 与 α 内的一条直线平行,则 l 平行于 α, 正确. ③如图所示,α∩β=l,a α,a⊥l,但不一
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第一章 立体几何初步
直线与平面垂直的判定 如图,AB 为⊙O 的直径,PA 垂直 于⊙O 所在的平面,M 为圆周上任意一点, AN⊥PM,N 为垂足. (1)求证:AN⊥平面 PBM; (2)若 AQ⊥PB,垂足为 Q,求证:NQ⊥PB.
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第一章 立体几何初步
[证明] (1)因为 AB 为⊙O 的直径, 所以 AM⊥BM. 又 PA⊥平面 ABM,所以 PA⊥BM. 又因为 PA∩AM=A,所以 BM⊥平面 PAM. 又 AN 平面 PAM,所以 BM⊥AN. 又 AN⊥PM,且 BM∩PM=M,所以 AN⊥平面 PBM.
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第一章 立体几何初步
(2)由(1)知 AN⊥平面 PBM, PB 平面 PBM,所以 AN⊥PB. 又因为 AQ⊥PB,AN∩AQ=A,所以 PB⊥平面 ANQ. 又 NQ 平面 ANQ,所以 PB⊥NQ.
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第一章 立体几何初步
(1)利用线面垂直的判定定理证明线面垂直的“三个步骤” ①寻找:在这个平面内找两条直线,使它们和这条直线垂直. ②确定:确定这个平面内的两条直线是相交的直线. ③判定:根据判定定理得出结论.
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