2019-2020学年新导学案同步人教A版数学必修2_第2章 点_直线_平面之2.3.1

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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
3.直线和平面所成的角
(1)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,斜线和平面的___交__点___叫做斜足.过斜线上斜足以外的
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上的射
一点,且SA=SB=SC.

(1)求证:SD⊥平面ABC;

必 修
(2)若AB=BC,求证:BD⊥平面SAC.

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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
[解析] (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,
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
1.直线l⊥平面α,直线m⊂α,则l与m不可能
(A)
A.平行
B.相交
C.异面
D.垂直
[解析] ∵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
数 学
m不可能平行.



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②连接垂足和斜足得到斜线在平面上的射影,斜线与其射影所成的锐角或直角
即为所求的角;③把该角归结在某个三角形中,通过解三角形,求出该角.
(2)求线面角的技巧:在上述步骤中,其中作角是关键,而确定斜线在平面
内的射影是作角的关键,几何图形的特征是找射影的依据,射影一般都是一些
特殊的点,比如中心、垂心、重心等.
面α互相垂直 记法 l⊥α 有关 直线l叫做平面α的____垂__线__,平面α叫做直线l的______垂__面__.它们唯一 数 概念 的公共点P叫做____垂__足__.
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
图示
画直线与平面垂直时,通常把直线画成与表示平面的平行四边形的一边 画法
互动探究学案
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
命题方向1 ⇨线面垂直的判定
典例 1 如图,P为△ABC所在平面外一点,PA⊥平面ABC,∠ABC=
90°,AE⊥PB于E,AF⊥PC于F.求证:
(1)BC⊥平面PAB;
(2)AE⊥平面PBC;

(3)PC⊥平面AEF.
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,

学 必
又因为SD∩AC=D,所以BD⊥平面SAC.


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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
命题方向2 ⇨直线与平面所成的角
典例 2 在正方体ABCD-A1B1C1D1中, (1)求直线A1C与平面ABCD所成的角的正切值; (2)求直线A1B与平面BDD1B1所成的角.
所以∠A1BF 为直线 A1B 与平面 BB1C1C 所成的角.由 AB=AC=2,∠CAB
=90°,得 EA=EB= 2.
由∠A1EA=∠A1EB=90°,得 A1A=A1B=4,A1E= 14.
由 DE=BB1=4,DA1=EA= 2,
数 学
∠DA1E=90°,得 A1F= 27.

修 ② 人
所以 sin∠A1BF= 87.
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
〔跟踪练习2〕 如图,在三棱柱ΑΒC-A1B1C1中,∠BAC=90°,AB=AC=2,A1A=4,A1 在底面ABC的射影为BC的中点,D是B1C1的中点.
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(1)证明:A1D⊥平面A1BC;

② 人
(2)求直线A1B和平面BB1C1C所成的角的正弦值.
证明线面垂直时要注意分析几何图形,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、等腰三角形底边的中线、高;菱
数 形、正方形的对角线、三角形中的勾股定理的逆定理等都是找线线垂直的方

必 修
法.

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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
〔跟踪练习1〕 如图,在△ABC中,∠ABC=90°,D是AC的中点,S是△ABC所在平面外




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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
[思路分析] 本题是证线面垂直问题,要多观察题目中的一些“垂直”关
系 , 看 是 否 可 利 用 . 如 看 到 PA⊥ 平 面 ABC , 可 想 到 PA⊥AB 、 PA⊥BC 、
PA⊥AC,这些垂直关系我们需要哪个呢?我们需要的是PA⊥BC,联系已知,


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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
线线垂直和线面垂直的相互转化
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
典例 3 (2018~2019·湖南张家界高一期末)如图,在 棱长均为1的直三棱柱ABC-A1B1C1中,D是BC的中点.
(1)求证:AD⊥平面BCC1B1; (2)求直线AC1与平面BCC1B1所成角的正弦值.
第二章 点、直线、平面之间的位置关系
2.直线l与平面α内的无数条直线垂直,则直线l与平面α的关系是 ( D )
A.l和平面α相互平行
B.l和平面α相互垂直
C.l在平面α内
D.不能确定
[解析] 如下图所示,直线l和平面α相互平行,或直线l和平面α相互垂直或
直线l在平面α内都有可能.故选D.
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[解析] (1)证明:直三棱柱ABC-A1B1C1中,BB1⊥平面ABC,
∴BB1⊥AD,
∵AB=AC,D是BC的中点,

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∴AD⊥BC.又BC∩BB1=B,
② 人
∴AD⊥平面BCC1B1.


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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
(2)解:连接 C1D.由(1)AD⊥平面 BCC1B1,
垂直
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
[归纳总结] (1)定义中的“任意一条直线”这一词语与“所有直线”是同 义语,与“无数条直线”不是同义语.
(2)直线与平面垂直是直线与平面相交的一种特殊形式. (3)由直线与平面垂直的定义,得如果一条直线垂直于一个平面,那么这条 直线垂直于该平面内的任意一条直线.
成的角,设 A1A=1,则 AC= 2,
∴tan∠A1CA= 22.
(2)连接 A1C1 交 B1D1 于 O,在正方形 A1B1C1D1 中,A1C1⊥B1D1,
∵BB1⊥平面 A1B1C1D1,A1C1⊂平面 A1B1C1D1,∴BB1⊥A1C1,
又 BB1∩B1D1=B1,∴A1C1⊥平面 BDD1B1,垂足为 O.
一个人走在灯火通明的大街上,会在地面上形成影子,随着人不停走动, 这个影子忽前忽后、忽左忽右,但无论怎样,人始终与影子相交于一点,并始 终保持垂直.你承认这个事实吗?为什么?
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
1.直线与平面垂直 定义 如果直线l与平面α内的____任__意__一__条__直线都垂直,我们就说直线l与平

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个平面.


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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
(2)利用直线与平面垂直的判定定理判定直线与平面垂直的步骤:
①在这个平面内找两条直线,使它和这条直线垂直;
②确定这个平面内的两条直线是相交的直线;
③根据判定定理得出结论.
(3)利用直线与平面垂直的判定定理判定直线与平面垂直的技巧:
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∴AE⊥PC.∵AF⊥PC,AE∩AF=A,∴PC⊥平面AEF.

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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
『规律方法』 线面垂直的判定方法:
(1)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
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
2.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
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数 学 必
符号语言 l⊥a,l⊥b,a⊂α,b⊂α,__a_∩_b_=__P____⇒l⊥α
修 ②
作用 判断直线与平面垂直
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)规定:一条直线垂直于平面,我们说它们所成的角等于___9_0_°___;一条
数 学 必
直线和平面平行,或在平面内,我们说它们所成的角等于__0_°____.因此,直线与
修 ②
平面所成的角的范围是____[0_°__,__9_0_°__]____.
又因为AE⊥平面A1BC,所以A1D⊥平面A1BC.
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
(2)作 A1F⊥DE,垂足为 F,连接 BF.因为 A1E⊥平面 ABC,所以 BC⊥A1E.
因为 BC⊥AE,所以 BC⊥平面 AA1DE.
所以 BC⊥A1F,A1F⊥平面 BB1C1C.
[解析] 取 BC 的中点 D,
∵AB=AC,∴AD⊥BC.
又∵PA⊥平面 ABC,∴PA⊥BC.
又 PA∩AD=D,
∴BC⊥平面 PAD,∴BC⊥PD.
∵在△ABC 中,AB=AC=5,BC=6,
∴AD=4,

学 必
∴PD= PA2+AD2=4 5.故选 D.


人 教

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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
∴∠A1BO 为直线 A1B 与平面 BDD1B1 所成的角,

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在 Rt△A1BO 中,A1O=12A1C1=12A1B,∴∠A1BO=30°.

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即 A1B 与平面 BDD1B1 所成的角为 30°.

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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
『规律方法』 线面角的方法:
(1)求直线和平面所成角的步骤:①寻找过斜线上一点与平面垂直的直线;
[思路分析] (1)求线面角的关键是找出直线在平面内的射影,为此须找出

学 必 修
过直线上一点的平面的垂线.(2)过A1作平面BDD1B1的垂线,该垂线必与B1D1、
② 人
BB1垂直,由正方体的特性知,直线A1C1满足要求.


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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
[解析] (1)∵直线 A1A⊥平面 ABCD,∴∠A1CA 为直线 A1C 与平面 ABCD 所
新课标导学
数学
必修② ·人教A版
第二章
点、直线、平面之间的位置关系
2.3 直线、平面垂直的判定及其性质
2.3.1 直线与平面垂直的判定
1
自主预习学案
2
互动探究学案
3
课时作业学案
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
自主预习学案
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系


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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
[解析] (1)取BC的中点E,连接A1E、DE、AE,由题意得A1E⊥平面ABC, 所以A1E⊥AE,
因为AB=AC,所以AE⊥BC,因为A1E∩BC=E,所以AE⊥平面A1BC, 由D、E分别是B1C1、BC的中点,得DE∥B1B且DE=B1B,所以DE∥A1A, 所以四边形A1AED是平行四边形,故A1D∥AE,
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
[归纳总结] 直线与平面垂直的判定定理告诉我们:可以通过直线间的垂直 来证明直线与平面垂直.通常我们将其记为“线线垂直,则线面垂直”.因 此,处理线面垂直转化为处理线线垂直来解决.也就是说,以后证明一条直线 和一个平面垂直,只要在这个平面内找到两条相交直线和已知直线垂直即可.

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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
3.(2018~2019·福州高二检测)在△ABC 中,AB=AC=5,BC=6,PA⊥平面
ABC,PA=8,则 P 到 BC 的距离是
(D)
A. 5
B.2 5
C.3 5
D.4 5
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第二章 点、直线、平面之间的位置关系
问题得证.
[解析] (1)∵PA⊥平面ABC,BC⊂平面ABC,
∴PA⊥BC.∵∠ABC=90°,∴AB⊥BC.
又AB∩PA=A,∴BC⊥平面PAB.
(2)∵BC⊥平面PAB,AE⊂平面PAB,∴BC⊥AE.
数 学 必
∵PB⊥AE,BC∩PB=B,∴AE⊥平面PBC.
修 ②
(3)∵AE⊥平面PBC,PC⊂平面PBC,
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