立体几何中有关平行、垂直常用的判定方法

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立体几何中的向量方法平行与垂直的证明

立体几何中的向量方法平行与垂直的证明
平面的法向量不唯一
求平面法向量的方法:
p, q为 平 面内 不 共 线 的 两 个 向 量 ,设a ( x, y, z),
p a

0 ,

当的给
定x,
y,
z中 一 个
的值,
即可得
一个
法 向 量a.
q a 0
求平面的法向量
1.已 知 平 面经 过 三 点A(1,2,3), B(2,0,1),C(3,2,0), 求 平 面的 一 个 法 向 量.
2.已 知 点A(a,0,0), B(0, b,0),C(0,0, c), 求 平 面ABC的 一 个 法 向 量.
3.设u, v分 别 是 平 面 , 的 法 向 量 , 判 断 下 列 平面 ,
的位置关系: (1)u (1,1,2),v (3,2, 1 );(2)u (2,0,4),v (1,0,2);
9、已知平行六面体ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是菱形, 且∠C1CB = ∠C1CD = ∠BCD,
(1)求证: CC1⊥BD
(2)CD/ CC1=?时A1C ⊥平面C1BD
B1
A1
A1C ⊥平面C1BD 与
C1
∠C1CB = ∠C1CD =
D1
∠BCD的值无关,可用恒
成立得比值为1的结果
n m n // m //
证明平行问题
4.正方体ABCD A1B1C1D1中 (1)M,N分别是C1C,B1C1的中点,求证:MN // 平面A1BD. (2)证明:平面A1BD // 平面CB1D1. 5.在平行六面体ABCD A1B1C1D1中,E, F,G分别为A1D1, D1D, D1C1的中点,求证:平面EFG// 平面AB1C.

立体几何平行垂直的证明方法

立体几何平行垂直的证明方法

立体几何平行垂直的证明方法在立体几何中,平行和垂直是两个重要的概念。

平行指的是两条直线或两个平面在平面内没有交点,而垂直则表示两条直线或两个平面之间存在90度的夹角。

在解决立体几何问题时,我们常常需要证明两条线段或两个平面是否平行或垂直。

本文将介绍几种常用的证明方法,帮助读者更好地理解立体几何中平行和垂直的性质。

一、平行线的证明方法1. 共面法:若两条直线在同一个平面内且没有交点,则它们是平行线。

要证明两条直线平行,我们可以找到一个共同的平面,使得这两条直线在该平面内且没有交点。

通过构建图形或使用法向量等方法,可以证明两条直线共面且没有交点,从而得出它们是平行线的结论。

2. 平行线定理:若两条直线与第三条直线分别平行,则这两条直线也是平行线。

这一方法常用于证明平行线的性质,通过构建平行线与其他直线的交点关系,可以得出所求结论。

3. 平行线的性质:在平面几何中,平行线具有很多性质。

常见的平行线定理包括等角定理、同位角定理、内错角定理等。

通过运用这些性质,可以证明两条直线平行。

二、垂直关系的证明方法1. 垂直定理:若两条直线互相垂直,则构成的四个角中有两个互为相应角。

根据这一定理,我们可以通过证明两个角互为相应角,从而得出两条直线互相垂直的结论。

2. 垂线定理:若两条直线互相垂直,则它们的斜率之积等于-1。

这一方法常用于证明两条直线垂直的情况。

通过计算两条直线的斜率,如果它们的斜率之积等于-1,则可以得出它们垂直的结论。

3. 垂直角的性质:在平面几何中,垂直角的性质是我们常用的性质之一。

两条直线垂直时,其错角是互相垂直的。

通过构建直线的错角,可以证明所求的两条直线垂直关系。

三、平面的平行和垂直关系的证明方法1. 共面定理:在空间几何中,三条或三条以上的直线如果在同一个平面内,则它们是共面的。

通过在空间中构建直线和平面的关系,可以证明所求直线是否共面。

2. 平行平面定理:若两个平面各与第三个平面平行,则这两个平面也是平行的。

3.2.1立体几何中的向量方法平行、垂直的证明

3.2.1立体几何中的向量方法平行、垂直的证明

设PA xDE yDB
P E
解得 x=-2,y=1 即PA 2DE DB 于是PA DE、 DB共面 、
而PA 平面EDB
所以,PA // 平面EDB
A X D
C B
Y
例3. 四棱锥P - ABCD中, 底面ABCD是正方 形, PD 底面ABCD, PD DC , 点E是PC的中点, 作EF PB交PB于点F , 求证(2)PB 平面EFD. : 证1: 几何法
D
y
C
x
A
B
解4:如图所示建立空间直角坐标系,点D为坐标原点, 1 1 设DC=1 (1,-1 =x(0, , ) y (1,1,0) 0,) 1 21 2 (1)证明:依题意得A(1, 0, 0), P (0, 0,1), E (0, , ), B(1, 1,0) 2 2 1 1 PA (1,0, 1), DE (0, , ) Z DB =(1, 1,0) 2 2
一:平面的法向量:
如果表示向量 n 的有向线段所在直线垂 直于平面 ,则称这个向量垂直于平面 , 记作 n⊥ 。如果 n⊥ ,那 么 向 量 n 叫 做平面 的法向量.
n

注意: 1.法向量一定是非零向量; 2.一个平面的法向量不是唯 一的。 3.一个平面的所有法向量都 互相平行;
B
C
0 0 = AB MA COS135 0 AB FN COS 45
∵ MN MA AF FN ∴ AB MN AB MA AF FN E AB MA AB AF AB FN

立体几何基本知识总结和线面垂直平行六种关系的证明方法

立体几何基本知识总结和线面垂直平行六种关系的证明方法

立体几何基本知识总结I. 基础知识要点 一、 平面.1. 经过不在同一条直线上的三点确定一个面.注:两两相交且不过同一点的四条直线必在同一平面内.2. 两个平面可将平面分成3或4部分.(①两个平面平行,②两个平面相交)3. 过三条互相平行的直线可以确定1或3个平面.(①三条直线在一个平面内平行,②三条直线不在一个平面内平行)[注]:三条直线可以确定三个平面,三条直线的公共点有0或1个. 4. 三个平面最多可把空间分成 8 部分.(X 、Y 、Z 三个方向) 二、 空间直线.1. 空间直线位置分三种:相交、平行、异面. 相交直线—共面有反且有一个公共点;平行直线—共面没有公共点;异面直线—不同在任一平面内[注]:①两条异面直线在同一平面内射影一定是相交的两条直线.(×)(可能两条直线平行,也可能是点和直线等) ②直线在平面外,指的位置关系:平行或相交③若直线a 、b 异面,a 平行于平面α,b 与α的关系是相交、平行、在平面α内. ④两条平行线在同一平面内的射影图形是一条直线或两条平行线或两点.⑤在平面内射影是直线的图形一定是直线.(×)(射影不一定只有直线,也可以是其他图形) ⑥在同一平面内的射影长相等,则斜线长相等.(×)(并非是从平面外一点..向这个平面所引的垂线段和斜线段) ⑦b a ,是夹在两平行平面间的线段,若b a =,则b a ,的位置关系为相交或平行或异面.2. 异面直线判定定理:过平面外一点与平面内一点的直线和平面内不经过该点的直线是异面直线.(不在任何一个平面内的两条直线)3. 平行公理:平行于同一条直线的两条直线互相平行.4. 等角定理:如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行并且方向相同,那么这两个角相等(如下图). (二面角的取值范围[]180,0∈θ)(异面直线所成角(] 90,0∈θ)(斜线与平面成角()90,0∈θ)(直线与平面所成角[]90,0∈θ)(向量与向量所成角])180,0[ ∈θ推论:如果两条相交直线和另两条相交直线分别平行,那么这两组直线所成锐角(或直角)相等. 5. 两异面直线的距离:公垂线的长度.空间两条直线垂直的情况:相交(共面)垂直和异面垂直.21,l l 是异面直线,则过21,l l 外一点P ,过点P 且与21,l l 都平行平面有一个或没有,但与21,l l 距离相等的点在同一平面内. (1L 或2L 在这个做出的平面内不能叫1L 与2L 平行的平面) 三、 直线与平面平行、直线与平面垂直.1. 空间直线与平面位置分三种:相交、平行、在平面内.2. 直线与平面平行判定定理:如果平面外一条直线和这个平面内一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行.(“线线平行,线面平行”)[注]:①直线a 与平面α内一条直线平行,则a ∥α. (×)(平面外一条直线) ②直线a 与平面α内一条直线相交,则a 与平面α相交. (×)(平面外一条直线)③若直线a 与平面α平行,则α内必存在无数条直线与a 平行. (√)(不是任意一条直线,可利用平行的传递性12方向相同12方向不相同证之)④两条平行线中一条平行于一个平面,那么另一条也平行于这个平面. (×)(可能在此平面内) ⑤平行于同一直线的两个平面平行.(×)(两个平面可能相交) ⑥平行于同一个平面的两直线平行.(×)(两直线可能相交或者异面) ⑦直线l 与平面α、β所成角相等,则α∥β.(×)(α、β可能相交)3. 直线和平面平行性质定理:如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行.(“线面平行,线线平行”)4. 直线与平面垂直是指直线与平面任何一条直线垂直,过一点有且只有一条直线和一个平面垂直,过一点有且只有一个平面和一条直线垂直. ● 若PA ⊥α,a ⊥AO ,得a ⊥PO (三垂线定理),得不出α⊥PO . 因为a ⊥PO ,但PO 不垂直OA .●三垂线定理的逆定理亦成立.直线与平面垂直的判定定理一:如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这两条直线垂直于这个平面.(“线线垂直,线面垂直”)直线与平面垂直的判定定理二:如果平行线中一条直线垂直于一个平面,那么另一条也垂直于这个平面. 推论:如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平行. [注]:①垂直于同一平面....的两个平面平行.(×)(可能相交,垂直于同一条直线.....的两个平面平行) ②垂直于同一直线的两个平面平行.(√)(一条直线垂直于平行的一个平面,必垂直于另一个平面)③垂直于同一平面的两条直线平行.(√) 5. ⑴垂线段和斜线段长定理:从平面外一点..向这个平面所引的垂线段和斜线段中,①射影相等的两条斜线段相等,射影较长的斜线段较长;②相等的斜线段的射影相等,较长的斜线段射影较长;③垂线段比任何一条斜线段短. [注]:垂线在平面的射影为一个点. [一条直线在平面内的射影是一条直线.(×)]⑵射影定理推论:如果一个角所在平面外一点到角的两边的距离相等,那么这点在平面内的射影在这个角的平分线上四、 平面平行与平面垂直.1. 空间两个平面的位置关系:相交、平行.2. 平面平行判定定理:如果一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面,哪么这两个平面平行.(“线面平行,面面平行”)推论:垂直于同一条直线的两个平面互相平行;平行于同一平面的两个平面平行. [注]:一平面间的任一直线平行于另一平面.3. 两个平面平行的性质定理:如果两个平面平行同时和第三个平面相交,那么它们交线平行.(“面面平行,线线平行”)4. 两个平面垂直性质判定一:两个平面所成的二面角是直二面角,则两个平面垂直.两个平面垂直性质判定二:如果一个平面与一条直线垂直,那么经过这条直线的平面垂直于这个平面.(“线面垂直,面面垂直”)注:如果两个二面角的平面对应平面互相垂直,则两个二面角没有什么关系.5. 两个平面垂直性质定理:如果两个平面垂直,那么在一个平面内垂直于它们交线的直线也垂直于另一个平面.推论:如果两个相交平面都垂直于第三平面,则它们交线垂直于第三平面.证明:如图,找O 作OA 、OB 分别垂直于21,l l ,因为ααββ⊥⊂⊥⊂OB PM OA PM ,,,则OB PM OA PM ⊥⊥,.6. 两异面直线任意两点间的距离公式:θcos 2222mn d n m l +++=(θ为锐角取加,θ为钝取减,综上,都POAaPαβθM AB O取加则必有⎥⎦⎤⎝⎛∈2,0πθ)7. ⑴最小角定理:21cos cos cos θθθ=(1θ为最小角,如图) ⑵最小角定理的应用(∠PBN 为最小角)简记为:成角比交线夹角一半大,且又比交线夹角补角一半长,一定有4条. 成角比交线夹角一半大,又比交线夹角补角小,一定有2条. 成角比交线夹角一半大,又与交线夹角相等,一定有3条或者2条. 成角比交线夹角一半小,又与交线夹角一半小,一定有1条或者没有. 五、 棱锥、棱柱. 1. 棱柱.⑴①直棱柱侧面积:Ch S =(C 为底面周长,h 是高)该公式是利用直棱柱的侧面展开图为矩形得出的. ②斜棱住侧面积:l C S 1=(1C 是斜棱柱直截面周长,l 是斜棱柱的侧棱长)该公式是利用斜棱柱的侧面展开图为平行四边形得出的.⑵{四棱柱}⊃{平行六面体}⊃{直平行六面体}⊃{长方体}⊃{正四棱柱}⊃{正方体}. {直四棱柱}⋂{平行六面体}={直平行六面体}.⑶棱柱具有的性质:①棱柱的各个侧面都是平行四边形,所有的侧棱都相等;直棱柱的各个侧面都是矩形........;正棱柱的各个侧面都是全.等的矩形..... ②棱柱的两个底面与平行于底面的截面是对应边互相平行的全等..多边形. ③过棱柱不相邻的两条侧棱的截面都是平行四边形.注:①棱柱有一个侧面和底面的一条边垂直可推测是直棱柱. (×) (直棱柱不能保证底面是钜形可如图) ②(直棱柱定义)棱柱有一条侧棱和底面垂直.⑷平行六面体:定理一:平行六面体的对角线交于一点.............,并且在交点处互相平分. [注]:四棱柱的对角线不一定相交于一点.定理二:长方体的一条对角线长的平方等于一个顶点上三条棱长的平方和.推论一:长方体一条对角线与同一个顶点的三条棱所成的角为γβα,,,则1cos cos cos 222=++γβα. 推论二:长方体一条对角线与同一个顶点的三各侧面所成的角为γβα,,,则2cos cos cos 222=++γβα. [注]:①有两个侧面是矩形的棱柱是直棱柱.(×)(斜四面体的两个平行的平面可以为矩形) ②各侧面都是正方形的棱柱一定是正棱柱.(×)(应是各侧面都是正方形的直.棱柱才行) ③对角面都是全等的矩形的直四棱柱一定是长方体.(×)(只能推出对角线相等,推不出底面为矩形)④棱柱成为直棱柱的一个必要不充分条件是棱柱有一条侧棱与底面的两条边垂直. (两条边可能相交,可能不相交,若两条边相交,则应是充要条件)2. 棱锥:棱锥是一个面为多边形,其余各面是有一个公共顶点的三角形. [注]:①一个棱锥可以四各面都为直角三角形.②一个棱柱可以分成等体积的三个三棱锥;所以棱柱棱柱3V Sh V ==.图1θθ1θ2图2⑴①正棱锥定义:底面是正多边形;顶点在底面的射影为底面的中心. [注]:i. 正四棱锥的各个侧面都是全等的等腰三角形.(不是等边三角形) ii. 正四面体是各棱相等,而正三棱锥是底面为正△侧棱与底棱不一定相等iii. 正棱锥定义的推论:若一个棱锥的各个侧面都是全等的等腰三角形(即侧棱相等);底面为正多边形. ②正棱锥的侧面积:'Ch 21S =(底面周长为C ,斜高为'h ) ③棱锥的侧面积与底面积的射影公式:αcos 底侧S S =(侧面与底面成的二面角为α)附: 以知c ⊥l ,b a =⋅αcos ,α为二面角b l a --.则l a S ⋅=211①,b l S ⋅=212②,b a =⋅αcos ③ ⇒①②③得αcos 底侧S S =. 注:S 为任意多边形的面积(可分别多个三角形的方法). ⑵棱锥具有的性质:①正棱锥各侧棱相等,各侧面都是全等的等腰三角形,各等腰三角形底边上的高相等(它叫做正棱锥的斜高). ②正棱锥的高、斜高和斜高在底面内的射影组成一个直角三角形,正棱锥的高、侧棱、侧棱在底面内的射影也组成一个直角三角形.⑶特殊棱锥的顶点在底面的射影位置:①棱锥的侧棱长均相等,则顶点在底面上的射影为底面多边形的外心.②棱锥的侧棱与底面所成的角均相等,则顶点在底面上的射影为底面多边形的外心. ③棱锥的各侧面与底面所成角均相等,则顶点在底面上的射影为底面多边形内心. ④棱锥的顶点到底面各边距离相等,则顶点在底面上的射影为底面多边形内心. ⑤三棱锥有两组对棱垂直,则顶点在底面的射影为三角形垂心. ⑥三棱锥的三条侧棱两两垂直,则顶点在底面上的射影为三角形的垂心.⑦每个四面体都有外接球,球心0是各条棱的中垂面的交点,此点到各顶点的距离等于球半径; ⑧每个四面体都有内切球,球心I 是四面体各个二面角的平分面的交点,到各面的距离等于半径.[注]:i. 各个侧面都是等腰三角形,且底面是正方形的棱锥是正四棱锥.(×)(各个侧面的等腰三角形不知是否全等)ii. 若一个三角锥,两条对角线互相垂直,则第三对角线必然垂直. 简证:A B ⊥CD ,AC ⊥BD ⇒ BC ⊥AD. 令b AC c AD a AB ===,,得c a c b AD BC c AD a b AB AC BC -=⋅⇒=-=-=,,已知()()0,0=-⋅=-⋅c a b b c a0=-⇒c b c a 则0=⋅AD BC .iii. 空间四边形OABC 且四边长相等,则顺次连结各边的中点的四边形一定是矩形. iv. 若是四边长与对角线分别相等,则顺次连结各边的中点的四边是一定是正方形. 简证:取AC 中点'O ,则⊥⇒⊥'⊥'AC AC O B AC o o ,平面=∠⇒⊥⇒'FGH BO AC B O O 90°易知EFGH 为平行四边形⇒EFGH 为长方形.若对角线等,则EFGH FG EF ⇒=为正方形. 3. 球:⑴球的截面是一个圆面. ①球的表面积公式:24R S π=. ②球的体积公式:334R V π=. l ab c FEH GBCDAO'⑵纬度、经度:①纬度:地球上一点P 的纬度是指经过P 点的球半径与赤道面所成的角的度数.②经度:地球上B A ,两点的经度差,是指分别经过这两点的经线与地轴所确定的二个半平面的二面角的度数,特别地,当经过点A 的经线是本初子午线时,这个二面角的度数就是B 点的经度. 附:①圆柱体积:h r V 2π=(r 为半径,h 为高) ②圆锥体积:h r V 231π=(r 为半径,h 为高) ③锥形体积:Sh V 31=(S 为底面积,h 为高) 4. ①内切球:当四面体为正四面体时,设边长为a ,a h 36=,243a S =底,243a S =侧 得a a a R R a R a a a 46342334/424331433643222=⋅==⇒⋅⋅+⋅=⋅. 注:球内切于四面体:h S R S 313R S 31V 底底侧ACD B ⋅=⋅+⋅⋅⋅=- ②外接球:球外接于正四面体,可如图建立关系式.构造以半径为斜边的直角三角形线面垂直平行六种关系的证明方法总结一、线线平行的证明方法:1、利用平行四边形。

立体几何常见证明方法

立体几何常见证明方法

立体几何方法归纳小结一、线线平行的证明方法1、根据公理4,证明两直线都与第三条直线平行。

2、根据线面平行的性质定理,若直线a平行于平面A ,过a的平面B与平面A相交于b ,则a//b。

3、根据线面垂直的性质定理,若直线a与直线b都与平面A垂直,则a//b 。

4、根据面面平行的性质定理,若平面A//平面B,平面C与平面A和平面B的交线分别为直线a与直线b,则a//b 。

二、线面平行的证明方法1、根据线面平行的定义,证直线与平面没有公共点。

2、根据线面平行的判定定理,若平面A内存在一条直线b与平面外的直线a平行,则a//A 。

(用相似三角形或平行四边形)3、根据平面与平面平行的性质定理,若两平面平行,则一个平面内的任一直线与另一个平面平行。

三、面面平行的证明方法1、根据定义,若两平面没有公共点,则两平面平行。

2、根据两平面平行的判定定理,一个平面内有两相交直线与另一平面平行,则两平面平行。

或根据两平面平行的判定定理的推论,一平面内有两相交直线与另一平面内两相交直线平行,则两平面平行。

3、垂直同一直线的两平面平行。

4、平行同一平面的两平面平行。

四、两直线垂直的证明方法1、根据定义,证明两直线所成的角为90°2、一直线垂直于两平行直线中的一条,也垂直于另一条.3、一直线垂直于一个平面,则它垂直于平面内的所有直线.4、根据三垂线定理及逆定理,若平面内的直线垂直于平面的一条斜线(或斜线在平面内的射影),则它垂直于斜线在平面内的射影(或平面的斜线).五、线面垂直的证明方法1、根据定义,证明一直线与平面内的任一(所有)直线垂直,则直线垂直于平面.2、根据判定定理,一直线垂直于平面内的两相交直线,则直线垂直于平面.3、一直线垂直于两平行平面中的一个,也垂直于另一个.4、两平行直线中的一条垂直于一个平面,另一条也垂直于这个平面.5、根据两平面垂直的性质定理,两平面垂直,则一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平面.六、面面垂直的证明方法1、根据面面垂直的定义,两平面相交所成的二面角为直二面角,则两平面垂直。

立体几何判定方法和性质汇总

立体几何判定方法和性质汇总
(1) 直线Ax+By+C=0为特殊直线y=x、 y=-x、x轴、y轴、x=a、y=b时,对称点的 坐标分别为P1(y0,x0)、P2(-y0,-x0)、 P3(x0,-y0)、P4(-x0,y0)、P5(2a-x0,y0)、 P6(x0,2b-y0)。
(2) 直线Ax+By+C=0为一般直线时,可 设P1的坐标为(x1,y1),则P P1的中点 满足直线方程Ax+By+C=0,并且PP1的斜 率与直线Ax+By+C=0的斜率之积为-1, 可以得到关于x1、y1的一个二元一次方 程组,从而可以解出x1、y1。
0 90
斜线与平面所成的角的取值范围是:
0 90
二面角的大小用它的平面角来度量;取 值范围是:0 180
最小角定理及公式 cos cos1 cos2
十、三角形的心 1 、内心:内切圆的圆心是角平分线的交点
2、外心:外接圆的圆心是垂直平分线的 交点
3、 重心:中线的交点 4、 垂心:高的交点
(2)试对你的画法给出证明.
A
P
M
F
C
N
E
B
例2 在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD 是一直角梯形,∠BAD=90°,AD∥BC, 且PA⊥底面ABCD,
若AE⊥PD,垂足为E, 求证:BE⊥PD;
PE
A
D
B
C
例3 在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F 分别为BB1、D1B1的中点, 求证:EF⊥平面B1AC
于平面,则另一条也平行于该平面 5、 平面外的一直线和两平行平面中的 一个平行,则也平行于另一个平面
三、判定面面平行的方法 1、定义:没有公共点 2、面面平行的判定定理 3、垂直于同一直线的两个平面平行 4、平行于同一平面的两个平面平行

(完整版)立体几何中平行与垂直证明方法归纳

(完整版)立体几何中平行与垂直证明方法归纳

c c ∥∥b a ba ∥⇒本文档系统总结归纳了立体几何中平行与垂直证明方法,特别适合于高三总复习时对学生构建知识网络、探求解题思路、归纳梳理解题方法。

是一份不可多得的好资料。

一、“平行关系”常见证明方法(一)直线与直线平行的证明1) 利用某些平面图形的特性:如平行四边形的对边互相平行 2) 利用三角形中位线性质3) 利用空间平行线的传递性(即公理4):平行于同一条直线的两条直线互相平行。

4)利用直线与平面平行的性质定理:如果一条直线与一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行。

5) 利用平面与平面平行的性质定理:如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行.6) 利用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互相平行。

abαβba a =⋂⊂βαβα∥ba ∥⇒b a b a ////⇒⎪⎭⎪⎬⎫==γβγαβα βα⊥⊥b a ba ∥⇒αab7) 利用平面内直线与直线垂直的性质:在同一个平面内,垂直于同一条直线的两条直线互相平行。

8) 利用定义:在同一个平面内且两条直线没有公共点(二)直线与平面平行的证明1) 利用直线与平面平行的判定定理:平面外的一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行。

2) 利用平面与平面平行的性质推论:两个平面互相平行,则其中一个平面内的任一直线平行于另一个平面。

3) 利用定义:直线在平面外,且直线与平面没有公共点(三)平面与平面平行的证明常见证明方法:1) 利用平面与平面平行的判定定理:一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行。

αbaβαaβαα∥⊂a β∥a ⇒ααββ////∩⊂⊂b a P b a b a =αβ//⇒αβbaPb∥a b a αα⊂⊄α∥a ⇒2)利用某些空间几何体的特性:如正方体的上下底面互相平行等3)利用定义:两个平面没有公共点二、“垂直关系”常见证明方法(一)直线与直线垂直的证明1)利用某些平面图形的特性:如直角三角形的两条直角边互相垂直等。

立体几何中的向量方法——证明平行及垂直

立体几何中的向量方法——证明平行及垂直

立体几何中的向量方法(一)——证明平行与垂直1.直线的方向向量与平面的法向量的确定(1)直线的方向向量:在直线上任取一非零向量作为它的方向向量.(2)平面的法向量可利用方程组求出:设a ,b 是平面α两不共线向量,n 为平面α的法向量,则求法向量的方程组为⎩⎨⎧n ·a =0,n ·b =0.2.用向量证明空间中的平行关系(1)设直线l 1和l 2的方向向量分别为v 1和v 2,则l 1∥l 2(或l 1与l 2重合)⇔v 1∥v 2.(2)设直线l 的方向向量为v ,与平面α共面的两个不共线向量v 1和v 2,则l ∥α或l ⊂α⇔存在两个实数x ,y ,使v =x v 1+y v 2.(3)设直线l 的方向向量为v ,平面α的法向量为u ,则l ∥α或l ⊂α⇔v ⊥u .(4)设平面α和β的法向量分别为u 1,u 2,则α∥β⇔u 1 ∥u 2.3.用向量证明空间中的垂直关系(1)设直线l 1和l 2的方向向量分别为v 1和v 2,则l 1⊥l 2⇔v 1⊥v 2⇔v 1·v 2=0.(2)设直线l 的方向向量为v ,平面α的法向量为u ,则l ⊥α⇔v ∥u .(3)设平面α和β的法向量分别为u 1和u 2,则α⊥β⇔u 1⊥u 2⇔u 1·u 2=0.【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)直线的方向向量是唯一确定的.( )(2)平面的单位法向量是唯一确定的.( )(3)若两平面的法向量平行,则两平面平行.( )(4)若两直线的方向向量不平行,则两直线不平行.( )(5)若a ∥b ,则a 所在直线与b 所在直线平行.( )(6)若空间向量a 平行于平面α,则a 所在直线与平面α平行.( )1.下列各组向量中不平行的是( )A .a =(1,2,-2),b =(-2,-4,4)B .c =(1,0,0),d =(-3,0,0)C .e =(2,3,0),f =(0,0,0)D .g =(-2,3,5),h =(16,24,40)2.已知平面α有一点M (1,-1,2),平面α的一个法向量为n =(6,-3,6),则下列点P 中,在平面α的是( )A .P (2,3,3)B .P (-2,0,1)C .P (-4,4,0)D .P (3,-3,4)3.已知AB →=(1,5,-2),BC →=(3,1,z ),若AB →⊥BC →,BP →=(x -1,y ,-3),且BP ⊥平面ABC ,则实数x ,y ,z 分别为______________.4.若A (0,2,198),B (1,-1,58),C (-2,1,58)是平面α的三点,设平面α的法向量n =(x ,y ,z ),则x ∶y ∶z =________.题型一 证明平行问题例1 (2013·改编)如图,在四面体A -BCD 中,AD ⊥平面BCD ,BC ⊥CD ,AD =2,BD =22,M 是AD 的中点,P 是BM 的中点,点Q 在线段AC 上,且AQ =3QC .证明:PQ ∥平面BCD .如图,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,M,N分别是棱AB,AD,A1B1,A1D1的中点,点P,Q分别在棱DD1,BB1上移动,且DP=BQ=λ(0<λ<2).(1)当λ=1时,证明:直线BC1∥平面EFPQ;(2)是否存在λ,使平面EFPQ与平面PQMN所成的二面角为直二面角?若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由.题型二证明垂直问题例2如图所示,正三棱柱(底面为正三角形的直三棱柱)ABC—A1B1C1的所有棱长都为2,D为CC1的中点.求证:AB1⊥平面A1BD.如图所示,在四棱锥P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC =2,在四边形ABCD中,∠B=∠C=90°,AB=4,CD=1,点M在PB上,PB=4PM,PB与平面ABCD成30°角.(1)求证:CM∥平面PAD;(2)求证:平面PAB⊥平面PAD.题型三解决探索性问题例3 如图,棱柱ABCD-A1B1C1D1的所有棱长都等于2,∠ABC和∠A1AC均为60°,平面AA1C1C⊥平面ABCD.(1)求证:BD⊥AA1;(2)求二面角D-A1A-C的余弦值;(3)在直线CC1上是否存在点P,使BP∥平面DA1C1,若存在,求出点P的位置,若不存在,请说明理由.如图所示,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,则侧棱SC上是否存在一点E,使得BE∥平面PAC.若存在,求SE∶EC的值;若不存在,试说明理由.利用向量法解决立体几何问题典例:如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,E为PD的中点.(1)证明:PB∥平面AEC;(2)设二面角D-AE-C为60°,AP=1,AD=3,求三棱锥E-ACD的体积.A 组 专项基础训练1.若直线l 的方向向量为a =(1,0,2),平面α的法向量为n =(-2,0,-4),则( )A .l ∥αB .l ⊥αC .l ⊂αD .l 与α相交2.若AB →=λCD →+μCE →,则直线AB 与平面CDE 的位置关系是( )A .相交B .平行C .在平面D .平行或在平面3.已知A (4,1,3),B (2,-5,1),C (3,7,-5),则平行四边形ABCD 的顶点D 的坐标是( )A .(2,4,-1)B .(2,3,1)C .(-3,1,5)D .(5,13,-3)4.已知a =(2,-1,3),b =(-1,4,-2),c =(7,5,λ),若a ,b ,c 三向量共面,则实数λ等于( )A.627B.637C.607D.6575.如图,在长方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,AB =2,AA 1=3,AD =22,P 为C 1D 1的中点,M 为BC 的中点.则AM 与PM 所成的角为( )A .60°B .45°C .90°D .以上都不正确6.已知平面α的三点A (0,0,1),B (0,1,0),C (1,0,0),平面β的一个法向量n =(-1,-1,-1),则不重合的两个平面α与β的位置关系是________.7.设点C (2a +1,a +1,2)在点P (2,0,0)、A (1,-3,2)、B (8,-1,4)确定的平面上,则a =________.8.如图,在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,棱长为a ,M 、N 分别为A 1B 和AC 上的点,A 1M =AN =2a 3,则MN 与平面BB 1C 1C 的位置关系是________. 9.如图,四边形ABCD 为正方形,PD ⊥平面ABCD ,PD ∥QA ,QA =AB =12PD .证明:平面PQC ⊥平面DCQ .10.如图,在底面是矩形的四棱锥P -ABCD 中,PA ⊥底面ABCD ,E ,F 分别是PC ,PD 的中点,PA =AB =1,BC =2.(1)求证:EF ∥平面PAB ;(2)求证:平面PAD ⊥平面PDC .B 组 专项能力提升11.如图,正方形ABCD 与矩形ACEF 所在平面互相垂直,AB =2,AF =1,M 在EF 上,且AM ∥平面BDE ,则M 点的坐标为( )A .(1,1,1)B .(23,23,1)C .(22,22,1) D .(24,24,1) 12.设u =(-2,2,t ),v =(6,-4,4)分别是平面α,β的法向量,若α⊥β,则t 等于( )A .3B .4C .5D .613.在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,P 为正方形A 1B 1C 1D 1四边上的动点,O 为底面正方形ABCD 的中心,M ,N 分别为AB ,BC 的中点,点Q 为平面ABCD 一点,线段D 1Q 与OP 互相平分,则满足MQ →=λMN →的实数λ有________个.14.如图所示,已知直三棱柱ABC —A 1B 1C 1中,△ABC 为等腰直角三角形,∠BAC =90°,且AB =AA 1,D 、E 、F 分别为B 1A 、C 1C 、BC的中点.求证:(1)DE ∥平面ABC ;(2)B 1F ⊥平面AEF .15.在四棱锥P—ABCD中,PD⊥底面ABCD,底面ABCD为正方形,PD=DC,E、F分别是AB、PB的中点.(1)求证:EF⊥CD;(2)在平面PAD求一点G,使GF⊥平面PCB,并证明你的结论.。

高中立体几何最佳解题方法及考题详细解答

高中立体几何最佳解题方法及考题详细解答

高中立体几何最佳解题方法总结一、线线平行的证明方法1、利用平行四边形;2、利用三角形或梯形的中位线;3、如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面与这个相交,那么这条直线和交线平行。

(线面平行的性质定理)4、如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行。

(面面平行的性质定理)5、如果两条直线垂直于同一个平面,那么这两条直线平行。

(线面垂直的性质定理)6、平行于同一条直线的两个直线平行。

7、夹在两个平行平面之间的平行线段相等。

二、线面平行的证明方法1、定义法:直线和平面没有公共点。

2、如果平面外的一条直线和这个平面内的一条直线平行,那么这条直线就和这个平面平行。

(线面平行的判定定理)3、两个平面平行,其中一个平面内的任意一条直线必平行于另一个平面。

4、反证法。

三、面面平行的证明方法1、定义法:两个平面没有公共点。

2、如果一个平面内的两条相交直线都平行于另一个平面,那么这两个平面平行。

(面面平行的判定定理)3、平行于同一个平面的两个平面平行。

4、经过平面外一点,有且只有一个平面与已知平面平行。

5、垂直于同一条直线的两个平面平行。

四、线线垂直的证明方法1、勾股定理;2、等腰三角形;3、菱形对角线;4、圆所对的圆周角是直角;5、点在线上的射影;6、如果一条直线和这个平面垂直,那么这条直线和这个平面内的任意直线都垂直。

7、在平面内的一条直线,如果和这个平面一条斜线垂直,那么它也和这条斜线的射影垂直。

(三垂线定理)8、在平面内的一条直线,如果和这个平面一条斜线的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直。

9、如果两条平行线中的一条垂直于一条直线,那么另一条也垂直于这条直线。

五、线面垂直的证明方法:1、定义法:直线与平面内的任意直线都垂直;2、点在面内的射影;3、如果一条直线和一个平面内的两条相交直线垂直,那么这条直线就和这个平面垂直。

(线面垂直的判定定理)4、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必垂直于另一个平面。

总结证明线面平行的常用方法

总结证明线面平行的常用方法

BC DA 1B 1C 1D 1图2AFE GαabA图1总结证明线面平行的常用方法空间直线与平面平行问题是立体几何的一个重要内容,也是高考考查的重点,下面就常见的线面平行的判定方法介绍如下:方法一、反证法【例1】求证:平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行.(直线与平面平行的判定定理)已知:,,a b a αα⊄⊂∥b ,如图1.求证:a ∥α.【分析】要证明直线与平面平行,可以从直线与平面平行的定义入手,但从定义来看,必须说明直线与平面无公共点,这一点直接说明是困难的,但我们可以借助反正法来证明.【证明】假设直线a 与平面α不平行,又∵a α⊄,∴a A α=.下面只要说明aA α=不可能即可.∵a ∥b ,∴a ,b 可确定一平面,设为β. 又aA α=, ∴,A a A β∈∈.又b ,A αα⊂∈,∴平面α与平面β中含有相同的元素直线b ,以及不在直线b 上的点A, 由公理2的推论知,平面α与平面β重合. ∴a α⊂,这与已知a α⊄相矛盾. ∴a A α=不可能.故a ∥α.方法二、判定定理法【例2】正方体1AC 中,E、G 分别为BC 、11C D 的中点,求证:EG ∥平面11BDD B 【分析】要证明EG ∥平面11BDD B ,根据线面平行的判定定理,需在平面11BDD B 内找到一条与EG 平行的直线,充分借助E、G 为中点的条件.【证明】如图2,取BD 的中点为F,连结EF ,1D F . ∵E为BC 的中点, ∴ EF ∥CD 且12EF CD =又∵G 为11C D 的中点, ∴ 1D G ∥CD 且112D G CD =∴ EF ∥1D G ,且1EF D G =B C DA 1B 1C 1D 1ANME F图3故四边形1EFD G 为平行四边形.∴ 1D F ∥EG又1D F ⊂平面11BDD B ,且EG ⊄平面11BDD B , ∴ EG ∥平面11BDD B 【评注】根据直线与平面平行的判定定理证明直线和平面平行的关键是在平面内找到 一条直线和已知直线平行,常用到中位线定理 、平行四边形的性质、成比例线段、平行转移法、投影法等.具体应用时,应根据题目条件而定.方法三、运用面面平行的性质定理【例3】在正方体1111ABCD A B C D -中,点N 在BD 上,点M 在1B C 上,且CM DN =,求证:MN ∥平面11AA BB .【分析】若过MN 能作一个平面与平面11AA BB 平行,则由面面平行的性质定理,可得MN 与平面11AA BB 平行.【证明】如图3,作MP ∥1BB ,交BC 与点P,联结NP . ∵ MP ∥1BB ,∴1CM CPMB PB=. ∵1BD B C =,DN CM =,∴1B M BN =, ∵1CM DN MB NB =,∴DN CPNB PB= ∴NP ∥CD ∥AB , ∴面MNP ∥面11AA BB . ∴MN ∥平面11AA BB【评注】本题借助于成比例线段,证明一个平面内的两条相交直线与另一个平面内的两条相交直线分别平行,得到这两个平面平行,进而得到线面平行,很好地体现了线面、线线、面面平行关系之间的转化思想.。

立体几何中的向量方法(一)证明平行与垂直

立体几何中的向量方法(一)证明平行与垂直

立体几何中的向量方法(一)证明平行与垂直【考点梳理】1.直线的方向向量和平面的法向量(1)直线的方向向量:如果表示非零向量a的有向线段所在直线与直线l平行或重合,则称此向量a为直线l的方向向量.(2)平面的法向量:直线l⊥α,取直线l的方向向量a,则向量a叫做平面α的法向量.2.空间位置关系的向量表示位置关系向量表示直线l1,l2的方向向量分别为n1,n2l1∥l2n1∥n2⇔n1=λn2 l1⊥l2n1⊥n2⇔n1·n2=0直线l的方向向量为n,平面α的法向量为m l∥αn⊥m⇔n·m=0 l⊥αn∥m⇔n=λm平面α,β的法向量分别为n,m α∥βn∥m⇔n=λm α⊥βn⊥m⇔n·m=0【考点突破】考点一、利用空间向量证明平行问题【例1】如图,在四面体A-BCD中,AD⊥平面BCD,BC⊥CD,AD=2,BD =22,M是AD的中点,P是BM的中点,点Q在线段AC上,且AQ=3QC.证明:PQ∥平面BCD.[解析]法一如图,取BD的中点O,以O为原点,OD,OP所在射线分别为y,z轴的正半轴,建立空间直角坐标系O-xyz.由题意知,A(0,2,2),B(0,-2,0),D(0,2,0).设点C的坐标为(x0,y0,0).因为AQ→=3QC →, 所以Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫34x 0,24+34y 0,12.因为M 为AD 的中点,故M (0,2,1). 又P 为BM 的中点,故P ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,0,12,所以PQ→=⎝ ⎛⎭⎪⎫34x 0,24+34y 0,0. 又平面BCD 的一个法向量为a =(0,0,1),故PQ →·a =0. 又PQ ⊄平面BCD , 所以PQ ∥平面BCD .法二 在线段CD 上取点F ,使得DF =3FC ,连接OF ,同法一建立空间直角坐标系,写出点A ,B ,C 的坐标,设点C 坐标为(x 0,y 0,0).∵CF→=14CD →,设点F 坐标为(x ,y ,0),则 (x -x 0,y -y 0,0)=14(-x 0,2-y 0,0), ∴⎩⎪⎨⎪⎧x =34x 0,y =24+34y 0,∴OF→=⎝ ⎛⎭⎪⎫34x 0,24+34y 0,0 又由法一知PQ→=⎝ ⎛⎭⎪⎫34x 0,24+34y 0,0, ∴OF→=PQ →,∴PQ ∥OF .又PQ ⊄平面BCD ,OF ⊂平面BCD , ∴PQ ∥平面BCD .【类题通法】1.恰当建立坐标系,准确表示各点与相关向量的坐标,是运用向量法证明平行和垂直的关键.2.证明直线与平面平行,只须证明直线的方向向量与平面的法向量的数量积为零,或证直线的方向向量与平面内的不共线的两个向量共面,或证直线的方向向量与平面内某直线的方向向量平行,然后说明直线在平面外即可.这样就把几何的证明问题转化为向量运算.【对点训练】如图所示,平面P AD ⊥平面ABCD ,ABCD 为正方形,△P AD 是直角三角形,且P A =AD =2,E ,F ,G 分别是线段P A ,PD ,CD 的中点.求证:PB ∥平面EFG .[解析] ∵平面P AD ⊥平面ABCD ,且ABCD 为正方形, ∴AB ,AP ,AD 两两垂直.以A 为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系A -xyz ,则A (0,0,0),B (2,0,0),C (2,2,0),D (0,2,0),P (0,0,2),E (0,0,1),F (0,1,1),G (1,2,0).法一 ∴EF→=(0,1,0),EG →=(1,2,-1),设平面EFG 的法向量为n =(x ,y ,z ), 则⎩⎪⎨⎪⎧n ·EF →=0,n ·EG →=0,即⎩⎨⎧y =0,x +2y -z =0,令z =1,则n =(1,0,1)为平面EFG 的一个法向量,∵PB→=(2,0,-2), ∴PB→·n =0,∴n ⊥PB →, ∵PB ⊄面EFG , ∴PB ∥平面EFG .法二 PB→=(2,0,-2),FE →=(0,-1,0),FG→=(1,1,-1).设PB →=sFE →+tFG →, 即(2,0,-2)=s (0,-1,0)+t (1,1,-1),∴⎩⎨⎧t =2,t -s =0,-t =-2,解得s =t =2. ∴PB→=2FE →+2FG →, 又∵FE→与FG →不共线, ∴PB→,FE →与FG →共面. ∵PB ⊄平面EFG , ∴PB ∥平面EFG .考点二、利用空间向量证明垂直问题【例2】如图所示,已知四棱锥P -ABCD 的底面是直角梯形,∠ABC =∠BCD =90°,AB =BC =PB =PC =2CD ,侧面PBC ⊥底面ABCD .证明:(1)P A ⊥BD ;(2)平面P AD ⊥平面P AB .[解析] (1)取BC 的中点O ,连接PO ,∵平面PBC ⊥底面ABCD ,△PBC 为等边三角形, ∴PO ⊥底面ABCD .以BC 的中点O 为坐标原点,以BC 所在直线为x 轴,过点O 与AB 平行的直线为y 轴,OP 所在直线为z 轴,建立空间直角坐标系,如图所示.不妨设CD =1,则AB =BC =2,PO = 3.∴A (1,-2,0),B (1,0,0),D (-1,-1,0),P (0,0,3). ∴BD →=(-2,-1,0),P A →=(1,-2,-3). ∵BD →·P A →=(-2)×1+(-1)×(-2)+0×(-3)=0, ∴P A →⊥BD→,∴P A ⊥BD . (2)取P A 的中点M ,连接DM ,则M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,-1,32.∵DM →=⎝ ⎛⎭⎪⎫32,0,32,PB →=(1,0,-3),∴DM→·PB →=32×1+0×0+32×(-3)=0,∴DM→⊥PB →,即DM ⊥PB .∵DM →·P A →=32×1+0×(-2)+32×(-3)=0, ∴DM →⊥P A →,即DM ⊥P A .又∵P A ∩PB =P ,∴DM ⊥平面P AB . ∵DM ⊂平面P AD ,∴平面P AD ⊥平面P AB . 【类题通法】1.利用已知的线面垂直关系构建空间直角坐标系,准确写出相关点的坐标,从而将几何证明转化为向量运算.其中灵活建系是解题的关键.2.用向量证明垂直的方法①线线垂直:证明两直线所在的方向向量互相垂直,即证它们的数量积为零.②线面垂直:证明直线的方向向量与平面的法向量共线,或将线面垂直的判定定理用向量表示.③面面垂直:证明两个平面的法向量垂直,或将面面垂直的判定定理用向量表示.【对点训练】如图所示,正三棱柱(底面为正三角形的直三棱柱)ABC -A 1B 1C 1的所有棱长都为2,D 为CC 1的中点.求证:AB 1⊥平面A 1BD .[解析] 法一 设平面A 1BD 内的任意一条直线m 的方向向量为m .由共面向量定理,则存在实数λ,μ,使m =λBA 1→+μBD →.令BB 1→=a ,BC →=b ,BA →=c ,显然它们不共面,并且|a |=|b |=|c |=2,a ·b =a ·c =0,b ·c =2,以它们为空间的一个基底,则BA 1→=a +c ,BD →=12a +b ,AB 1→=a -c , m =λBA 1→+μBD →=⎝ ⎛⎭⎪⎫λ+12μa +μb +λc , AB 1→·m =(a -c )·⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫λ+12μa +μb +λc =4⎝ ⎛⎭⎪⎫λ+12μ-2μ-4λ=0.故AB 1→⊥m ,结论得证.法二 如图所示,取BC 的中点O ,连接AO . 因为△ABC 为正三角形, 所以AO ⊥BC .因为在正三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,平面ABC ⊥平面BCC 1B 1, 所以AO ⊥平面BCC 1B 1.取B 1C 1的中点O 1,以O 为原点,分别以OB →,OO 1→,OA →所在直线为x 轴,y 轴,z 轴建立空间直角坐标系,则B (1,0,0),D (-1,1,0),A 1(0,2,3),A (0,0,3),B 1(1,2,0). 设平面A 1BD 的法向量为n =(x ,y ,z ),BA 1→=(-1,2,3),BD →=(-2,1,0).因为n ⊥BA 1→,n ⊥BD →, 故⎩⎪⎨⎪⎧n ·BA 1→=0,n ·BD →=0,⇒⎩⎨⎧-x +2y +3z =0,-2x +y =0,令x =1,则y =2,z =-3,故n =(1,2,-3)为平面A 1BD 的一个法向量, 而AB 1→=(1,2,-3),所以AB 1→=n ,所以AB 1→∥n , 故AB 1⊥平面A 1BD .考点三、利用空间向量解决探索性问题【例3】如图,棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的所有棱长都等于2,∠ABC 和∠A 1AC 均为60°,平面AA 1C 1C ⊥平面ABCD .(1)求证:BD ⊥AA 1;(2)在直线CC 1上是否存在点P ,使BP ∥平面DA 1C 1?若存在,求出点P 的位置;若不存在,请说明理由.[解析] (1)设BD 与AC 交于点O ,则BD ⊥AC ,连接A 1O ,在△AA 1O 中,AA 1=2,AO =1,∠A 1AO =60°,∴A 1O 2=AA 21+AO 2-2AA 1·AO cos 60°=3,∴AO 2+A 1O 2=AA 21,∴A 1O ⊥AO . 由于平面AA 1C 1C ⊥平面ABCD , 平面AA 1C 1C ∩平面ABCD =AC , A 1O ⊂平面AA 1C 1C , ∴A 1O ⊥平面ABCD ,以OB ,OC ,OA 1所在直线分别为x 轴,y 轴,z 轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则A (0,-1,0),B (3,0,0),C (0,1,0),D (-3,0,0),A 1(0,0,3),C 1(0,2,3).由于BD →=(-23,0,0),AA 1→=(0,1,3), AA 1→·BD →=0×(-23)+1×0+3×0=0, ∴BD →⊥AA 1→,即BD ⊥AA 1. (2)假设在直线CC 1上存在点P ,使BP ∥平面DA 1C 1,设CP →=λCC 1→,P (x ,y ,z ),则(x ,y -1,z )=λ(0,1,3).从而有P (0,1+λ,3λ),BP →=(-3,1+λ,3λ). 设n 3⊥平面DA 1C 1,则⎩⎪⎨⎪⎧n 3⊥A 1C 1→,n 3⊥DA 1→,又A 1C 1→=(0,2,0),DA 1→=(3,0,3), 设n 3=(x 3,y 3,z 3),⎩⎨⎧2y 3=0,3x 3+3z 3=0,取n 3=(1,0,-1),因为BP ∥平面DA 1C 1,则n 3⊥BP →,即n 3·BP →=-3-3λ=0,得λ=-1,即点P 在C 1C 的延长线上,且C 1C =CP .【类题通法】向量法解决与垂直、平行有关的探索性问题1.根据题目的已知条件进行综合分析和观察猜想,找出点或线的位置,并用向量表示出来,然后再加以证明,得出结论.2.假设所求的点或参数存在,并用相关参数表示相关点,根据线、面满足的垂直、平行关系,构建方程(组)求解,若能求出参数的值且符合该限定的范围,则存在,否则不存在.【对点训练】如图,在棱长为2的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F ,M ,N 分别是棱AB ,AD ,A 1B 1,A 1D 1的中点,点P ,Q 分别在棱DD 1,BB 1上移动,且DP =BQ =λ(0<λ<2).(1)当λ=1时,证明:直线BC 1∥平面EFPQ ;(2)是否存在λ,使平面EFPQ ⊥平面PQMN ?若存在,求出实数λ的值;若不存在,说明理由.[解析] (1)以D 为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系.由已知得B (2,2,0),C 1(0,2,2),E (2,1,0),F (1,0,0),P (0,0,λ),M (2,1,2),N (1,0,2),BC 1→=(-2,0,2),FP →=(-1,0,λ),FE →=(1,1,0),MN→=(-1,-1,0),NP →=(-1,0,λ-2).当λ=1时,FP→=(-1,0,1),因为BC 1→=(-2,0,2), 所以BC 1→=2FP →, 即BC 1∥FP . 而FP ⊂平面EFPQ , 且BC 1⊄平面EFPQ , 故直线BC 1∥平面EFPQ .(2)设平面EFPQ 的一个法向量为n =(x ,y ,z ),则由⎩⎪⎨⎪⎧FE →·n =0,FP →·n =0,可得⎩⎨⎧x +y =0,-x +λz =0.于是可取n =(λ,-λ,1).同理可得平面PQMN 的一个法向量为m =(λ-2,2-λ,1). 则m ·n =(λ-2,2-λ,1)·(λ,-λ,1)=0, 即λ(λ-2)-λ(2-λ)+1=0,解得λ=1±22. 故存在λ=1±22,使平面EFPQ ⊥平面PQMN .。

立体几何中有关平行、垂直常用的判定方法

立体几何中有关平行、垂直常用的判定方法

有关平行、垂直问题常见判定方法一、 线线平行的判定1、 公理4:平行于同一直线的另两直线互相平行. a ∥b ,b ∥c ==> a ∥c2、 三角形中位线平行于底边;平行四边形对边平行;棱柱侧棱互相平行.3、 线面平行的性质:一条直线与一个平面平行,过该直线的平面与平面相交,该直线与交线平行.a ∥α,a ⊂β,αβ=b ==>a ∥bβαba4、 面面平行的性质:两个平面平行,同时与第三个平面相交,所得的两条交线互相平行.α∥β,γα=a ,γβ=b ==>a ∥bγβαb a5、 平行于同一平面的两直线互相平行.a ⊥α,b ⊥α==> a ∥bαba二、 线面平行的判定1、 线面平行的判定定理:假设平面外的一条直线与此平面内的一条直线平行,那么该直线c b a与此平面平行.a ⊄α,b ⊂α,a ∥b ==> a ∥ααba2、 假设两平面平行,那么一个平面内的任一直线与另一平面平行.α∥β,a ⊂α==> a ∥βαβa3、 α⊥β,a ⊥β,a ⊄α==> a ∥αβαa4、 a ⊥b ,b ⊥α,a ⊄α==> a ∥ααab三、 面面平行的判定1、 面面平行的判定定理:假设一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面,那么这两个平面平行.a ⊂α,b ⊂α,a b =O ,a ∥β,b ∥β==> α∥βO αβa b αβa2、 垂直于同一直线的两个平面互相平行.a ⊥α,a ⊥β==> α∥β (见上图)3、 平行于同一平面的两个平面互相平行.α∥γ,β∥γ==> α∥βαγβ4、 柱体的上下底面互相平行四、 线线垂直1、线线垂直的定义:a 与b 所成的角为直角.2、线面垂直的定义:假设一条直线与一个平面垂直,那么该直线与平面内的任一直线都垂直.a ⊥α,b ⊂α==> a ⊥bαab3、a ⊥α,b ∥α==> a ⊥bαab4、三垂直定理及其逆定理l ⊥α( H 为垂足),a ⊂α,HM 是斜线PM 在平面α内的射影三垂线定理〔垂影那么垂斜〕:a ⊥HM ==> a ⊥PM三垂线定理的逆定理〔垂斜那么垂影〕:a ⊥PM ==> a ⊥HMlM H Pαa5、a ⊥α,b ⊥β,α⊥β==> a ⊥bβαab五、线面垂直的判定1、线面垂直的判定定理:假设一直线和平面内的两相交直线都垂直,那么该直线与此平面垂直.a ⊂α,b ⊂α,ab =O , l ⊥a ,l ⊥b ==> l ⊥αlO αa b2、a∥b,a⊥α==> b⊥ααb a3、直棱柱的侧棱与底面垂直4、一条直线垂直于两平行平面中的一个平面,也垂直于另一个平面α∥β,a⊥α==> a⊥βαβa5、面面垂直性质:两平面垂直,一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平面.α⊥β,αβ=l,a⊂α,a⊥l==> a⊥βlβαa5、 两相交平面同时垂直于第三个平面,那么它们的交线也与第三个平面垂直.αβ=l ,α⊥γ,β⊥γ==> l ⊥γl γβα六、面面垂直的判定1、定义:两平面相交所成二面角为直二面角.2、判定定理:假设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.a ⊥β,a ⊂α ==> α⊥βl βαa2、a ∥α,a ⊥β==> α⊥ββαa。

立体几何中的向量方法——证明平行及垂直

立体几何中的向量方法——证明平行及垂直

立体几何中的向量方法(一)——证明平行与垂直1.直线的方向向量与平面的法向量确实定(1)直线的方向向量:在直线上任取一非零向量作为它的方向向量.(2)平面的法向量可利用方程组求出:设a ,b 是平面α两不共线向量,n 为平面α的法向量,则求法向量的方程组为⎩⎨⎧n ·a =0,n ·b =0.2.用向量证明空间中的平行关系(1)设直线l 1和l 2的方向向量分别为v 1和v 2,则l 1∥l 2(或l 1与l 2重合)⇔v 1∥v 2.(2)设直线l 的方向向量为v ,与平面α共面的两个不共线向量v 1和v 2,则l ∥α或l ⊂α⇔存在两个实数*,y ,使v =*v 1+y v 2.(3)设直线l 的方向向量为v ,平面α的法向量为u ,则l ∥α或l ⊂α⇔v ⊥u .(4)设平面α和β的法向量分别为u 1,u 2,则α∥β⇔u 1∥u 2.3.用向量证明空间中的垂直关系(1)设直线l 1和l 2的方向向量分别为v 1和v 2,则l 1⊥l 2⇔v 1⊥v 2⇔v 1·v 2=0.(2)设直线l 的方向向量为v ,平面α的法向量为u ,则l ⊥α⇔v ∥u .(3)设平面α和β的法向量分别为u 1和u 2,则α⊥β⇔u 1⊥u 2⇔u 1·u 2=0.【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打"√〞或"×〞)(1)直线的方向向量是唯一确定的.()(2)平面的单位法向量是唯一确定的.()(3)假设两平面的法向量平行,则两平面平行.()(4)假设两直线的方向向量不平行,则两直线不平行.()(5)假设a ∥b ,则a 所在直线与b 所在直线平行.()(6)假设空间向量a 平行于平面α,则a 所在直线与平面α平行.()1.以下各组向量中不平行的是()A .a =(1,2,-2),b =(-2,-4,4)B .c =(1,0,0),d =(-3,0,0)C .e =(2,3,0),f =(0,0,0)D .g =(-2,3,5),h =(16,24,40)2.平面α有一点M (1,-1,2),平面α的一个法向量为n =(6,-3,6),则以下点P 中,在平面α的是()A .P (2,3,3)B .P (-2,0,1)C .P (-4,4,0)D .P (3,-3,4)3.AB →=(1,5,-2),BC →=(3,1,z ),假设AB →⊥BC →,BP →=(*-1,y ,-3),且BP ⊥平面ABC ,则实数*,y ,z 分别为______________.4.假设A (0,2,198),B (1,-1,58),C (-2,1,58)是平面α的三点,设平面α的法向量n =(*,y ,z ),则*∶y ∶z =________.题型一 证明平行问题例1(2013·改编)如图,在四面体A -BCD 中,AD ⊥平面BCD ,BC ⊥CD ,AD =2,BD =22,M 是AD 的中点,P 是BM 的中点,点Q 在线段AC 上,且AQ =3QC .证明:PQ ∥平面BCD .如图,在棱长为2的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F ,M ,N 分别是棱AB ,AD ,A 1B 1,A 1D 1的中点,点P ,Q 分别在棱DD 1,BB 1上移动,且DP =BQ =λ(0<λ<2).(1)当λ=1时,证明:直线BC 1∥平面EFPQ ;(2)是否存在λ,使平面EFPQ 与平面PQMN 所成的二面角为直二面角?假设存在,求出λ的值;假设不存在,说明理由.题型二 证明垂直问题例2 如下图,正三棱柱(底面为正三角形的直三棱柱)ABC —A 1B 1C 1的所有棱长都为2,D 为CC 1的中点.求证:AB 1⊥平面A 1BD .如下图,在四棱锥P -ABCD 中,PC ⊥平面ABCD ,PC =2,在四边形ABCD 中,∠B =∠C =90°,AB =4,CD =1,点M 在PB 上,PB =4PM ,PB 与平面ABCD 成30°角.(1)求证:CM ∥平面PAD ;(2)求证:平面PAB ⊥平面PAD .题型三 解决探索性问题例3 如图,棱柱ABCD-A1B1C1D1的所有棱长都等于2,∠ABC和∠A1AC均为60°,平面AA1C1C⊥平面ABCD.(1)求证:BD⊥AA1;(2)求二面角D-A1A-C的余弦值;(3)在直线CC1上是否存在点P,使BP∥平面DA1C1,假设存在,求出点P的位置,假设不存在,请说明理由.如下图,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)假设SD⊥平面PAC,则侧棱SC上是否存在一点E,使得BE∥平面PAC.假设存在,求SE∶EC的值;假设不存在,试说明理由.利用向量法解决立体几何问题典例:如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,E为PD的中点.(1)证明:PB∥平面AEC;(2)设二面角D-AE-C为60°,AP=1,AD=3,求三棱锥E-ACD的体积.A组专项根底训练1.假设直线l的方向向量为a=(1,0,2),平面α的法向量为n=(-2,0,-4),则()A.l∥αB.l⊥αC.l⊂αD.l与α相交2.假设AB→=λCD→+μCE→,则直线AB与平面CDE的位置关系是()A.相交B.平行C.在平面D.平行或在平面3.A(4,1,3),B(2,-5,1),C(3,7,-5),则平行四边形ABCD的顶点D的坐标是() A.(2,4,-1) B.(2,3,1)C.(-3,1,5) D.(5,13,-3)4.a=(2,-1,3),b=(-1,4,-2),c=(7,5,λ),假设a,b,c三向量共面,则实数λ等于()A.627B.637C.607D.6575.如图,在长方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,AB =2,AA 1=3,AD =22,P 为C 1D 1的中点,M 为BC 的中点.则AM 与PM 所成的角为()A .60°B .45°C .90°D .以上都不正确6.平面α的三点A (0,0,1),B (0,1,0),C (1,0,0),平面β的一个法向量n =(-1,-1,-1),则不重合的两个平面α与β的位置关系是________.7.设点C (2a +1,a +1,2)在点P (2,0,0)、A (1,-3,2)、B (8,-1,4)确定的平面上,则a =________.8.如图,在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,棱长为a ,M 、N 分别为A 1B 和AC 上的点,A 1M =AN =2a 3,则MN 与平面BB 1C 1C 的位置关系是________. 9.如图,四边形ABCD 为正方形,PD ⊥平面ABCD ,PD ∥QA ,QA =AB=12PD .证明:平面PQC ⊥平面DCQ . 10.如图,在底面是矩形的四棱锥P -ABCD 中,PA ⊥底面ABCD ,E ,F 分别是PC ,PD 的中点,PA =AB =1,BC =2.(1)求证:EF ∥平面PAB ;(2)求证:平面PAD ⊥平面PDC .B 组 专项能力提升11.如图,正方形ABCD 与矩形ACEF 所在平面互相垂直,AB =2,AF =1,M 在EF 上,且AM ∥平面BDE ,则M 点的坐标为()A .(1,1,1)B .(23,23,1) C .(22,22,1) D .(24,24,1)12.设u =(-2,2,t ),v =(6,-4,4)分别是平面α,β的法向量,假设α⊥β,则t 等于()A .3B .4C .5D .613.在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,P 为正方形A 1B 1C 1D 1四边上的动点,O 为底面正方形ABCD 的中心,M ,N 分别为AB ,BC 的中点,点Q 为平面ABCD 一点,线段D 1Q 与OP 互相平分,则满足MQ →=λMN→的实数λ有________个.14.如下图,直三棱柱ABC —A 1B 1C 1中,△ABC 为等腰直角三角形,∠BAC =90°,且AB =AA 1,D 、E 、F 分别为B 1A 、C 1C 、BC 的中点.求证:(1)DE ∥平面ABC ;(2)B 1F ⊥平面AEF .15.在四棱锥P —ABCD 中,PD ⊥底面ABCD ,底面ABCD 为正方形,PD =DC ,E 、F 分别是AB 、PB 的中点.(1)求证:EF ⊥CD ;(2)在平面PAD 求一点G ,使GF ⊥平面PCB ,并证明你的结论.。

立体几何平行与垂直所有概念、公理、定理汇总

立体几何平行与垂直所有概念、公理、定理汇总

立体几何的概念、公理、定理(一)立体几何三公理公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上的所有的点都在这个平面内。

公理2:如果两个平面有一个公共点,那么它们有且只有一条通过这个点的公共直线.,A a A a公理3:经过不在同一直线上的三点,有且只有一个平面。

A、B、C不在同一直线上有且只有一个平面α,使A∈α,B∈α,C∈α推论1:经过一条直线和这条直线外的一点,有且只有一个平面。

A a 有且只有一个平面,使推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面。

a∩b=A有且只有一个平面,使推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面。

a∥b=A有且只有一个平面,使(二)空间直线公理4 :平行于同一条直线的两条直线互相平行。

a∥bb∥c等角定理:如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行并且方向相同,那么这两个角相等。

推论:如果两条相交直线和另两条相交直线分别平行,那么这两组直线所成的锐角(或直角)相等。

异面直线判定定理:用平面内一点与平面外一点的直线,与平面内不经过该点的直线是异面直线。

cbaaA∈a,B∈aA∈,B∈aA∈aababcba//a c////////AB A BAC A C///BAC B A CA∈PP(三)直线和平面直线和平面平行的判定定理:如果平面外一条直线和 这个平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行。

直线和平面平行的性质定理:如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行。

直线与平面垂直的判定定理:如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这条直线垂直于这个平面。

定理 :如果两条平行直线中的一条直线垂直于一个平面,那么另一条直线也垂直这个平面。

定理:一条直线垂直于两个平行平面中的一个平面, 它也垂直于另一个平面。

直线与平面垂直的性质定理:如果两条直线同垂直于一个平面, 那么这两条直线平行。

射影定理:从平面外一点向这个平面所引的垂线段和斜线段中, (1)射影相等的两条斜线段相等,射影较长的斜线段也较长; (2)相等的斜线段的射影相等,较长的斜线段的射影也较长; (3)垂线段比任何一条斜线段都短。

立体几何中平行与垂直证明方法归纳

立体几何中平行与垂直证明方法归纳

a ∥
a∥
α
a a
β
3) 利用定义:直线在平面外,且直线与平面没有公共点
(三)平面与平面平行的证明
常见证明方法:
1) 利用平面与平面平行的判定定理: 一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行。
3
a ⊂ b ⊂
a ∩b P
a // b //
⇒ /性:如正方体的上下底面互相平行等
一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线垂直于此平面。
a
b
ab
A
l
l a l b
l
b
Aa
4) 利用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。
5
l
a
a
a l
l
5) 利用常用结论:
① 一条直线平行于一个平面的一条垂线,则该直线也垂直于此平面。
在同一个平面内,垂直于同一条直线的两条直线互相平行。
8) 利用定义:在同一个平面内且两条直线没有公共点
(二)直线与平面平行的证明
1) 利用直线与平面平行的判定定理:
平面外的一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行。
a
a
b a∥
a∥b
b
2) 利用平面与平面平行的性质推论:
两个平面互相平行,则其中一个平面内的任一直线平行于另一个平面。
a b ba
b a
α
4) 利用平面与平面垂直的性质推论:
如果两个平面互相垂直,在这两个平面内分别作垂直于交线的直线,则这
两条直线互相垂直。
4
l a b al
bl
ab
β b

微专题3 立体几何中的平行与垂直问题(解析版)

微专题3  立体几何中的平行与垂直问题(解析版)

微专题3 立体几何中的平行与垂直问题(解析版)题型一、线面平行与垂直证明直线与平面的平行与垂直问题,一定要熟练记忆直线与平面的平行与垂直判定定理和性质定理,切记不可缺条件。

直线与平面的平行有两种方法:一是在面内找线;二是通过面面平行转化。

直线与平面垂直关键是找两条相交直线。

例1、如图,在四棱锥P ABCD中,M,N分别为棱P A,PD的中点.已知侧面P AD⊥底面ABCD,底面ABCD是矩形,DA=DP.求证:(1)MN∥平面PBC;MD⊥平面P AB.【证明】(1)在四棱锥P-ABCD中,M,N分别为棱P A,PD的中点,所以MN∥AD又底面ABCD是矩形,所以BC∥AD.所以MN∥BC.又BC⊂平面PBC,MN⊄平面PBC,所以MN∥平面PBC.(2)因为底面ABCD是矩形,所以AB⊥AD.又侧面P AD⊥底面ABCD,侧面P AD∩底面ABCD=AD,AB⊂底面ABCD,所以AB⊥侧面P AD.又MD⊂侧面P AD,所以AB⊥MD.因为DA=DP,又M为AP的中点,从而MD⊥P A.又P A,AB在平面P AB内,P A∩AB=A,所以MD⊥平面P AB【类比训练】如图所示,在三棱柱ABCA1B1C1中,四边形AA1B1B为矩形,平面AA1B1B⊥平面ABC,点E,F分别是侧面AA1B1B,BB1C1C对角线的交点.(1) 求证:EF∥平面ABC;(2) 求证:BB1⊥AC.解答(1)在三棱柱ABCA1B1C1中,四边形AA1B1B,四边形BB1C1C均为平行四边形,E,F分别是侧面AA1B1B,BB1C1C对角线的交点,所以E,F分别是AB1,CB1的中点,所以EF∥AC.(4分)因为EF⊄平面ABC,AC⊂平面ABC,所以EF∥平面ABC.(8分)(2)因为四边形AA1B1B为矩形,所以BB1⊥AB.因为平面AA1B1B⊥平面ABC,且平面AA1B1B∩平面ABC=AB,BB1⊂平面AA1B1B,所以BB1⊥平面ABC.(12分)因为AC⊂平面ABC,所以BB1⊥AC.(14分)例2、如图,在三棱柱ABCA1B1C1中,AB=AC,A1C⊥BC1,AB1⊥BC1,D,E分别是AB1和BC的中点.求证:(1)DE∥平面ACC1A1;(2)AE⊥平面BCC1B1.解答(1)连结A1B,在三棱柱ABCA1B1C1中,AA1∥BB1且AA1=BB1,所以四边形AA1B1B是平行四边形.又因为D是AB1的中点,所以D也是BA1的中点.(2分)在△BA1C中,D和E分别是BA1和BC的中点,所以DE∥A1C.又因为DE⊄平面ACC1A1,A1C⊂平面ACC1A1,所以DE∥平面ACC1A1.(6分)(2)由(1)知DE∥A1C,因为A1C⊥BC1,所以BC1⊥DE.(8分)又因为BC1⊥AB1,AB1∩DE=D,AB1,DE⊂平面ADE,所以BC1⊥平面ADE.又因为AE⊂平在ADE,所以AE⊥BC1.(10分)在△ABC中,AB=AC,E是BC的中点,所以AE⊥BC.(12分)因为AE⊥BC1,AE⊥BC,BC1∩BC=B,BC1,BC⊂平面BCC1B1,所以AE⊥平面BCC1B1. (14分)【类比训练】三棱锥DABC中,已知AC⊥BC,AC⊥DC,BC=DC,E,F分别为BD,CD的中点.求证:(1) EF∥平面ABC;(2) BD⊥平面ACE.解答(1)三棱锥DABC中,因为E为DB的中点,F为DC的中点,所以EF∥BC,(3分)因为BC⊂平面ABC,EF⊄平面ABC,所以EF∥平面ABC.(6分)(2)因为AC⊥BC,AC⊥DC,BC∩DC=C,BC,DC⊂平面BCD所以AC⊥平面BCD,(8分)因为BD⊂平面BCD,所以AC⊥BD,(10分)因为DC=BC,E为BD的中点,所以CE⊥BD,(12分)因为AC∩CE=C,AC,CE⊂平面ACE,所以BD⊥平面ACE.(14分)题型二、线面与面面平行与垂直证明平面与平面的平行与垂直问题,一定要熟练记忆平面与平面的平行与垂直判定定理和性质定理,切记不可缺条件。

专题11 立体几何 11.3平行与垂直证明 题型归纳讲义-2022届高三数学一轮复习(解析版)

专题11 立体几何 11.3平行与垂直证明 题型归纳讲义-2022届高三数学一轮复习(解析版)
因为点 E 是 AC 中点,点 F 为 AB 的中点,
所以 EF∥BC.
又因为 EF⊄平面 PBC,BC⊂平面 PBC,
△PAD 是正三角形,平面 PAD⊥平面 PBD.
(Ⅰ)求证:PA⊥BD;
(Ⅱ)设二面角 P﹣BD﹣A 的大小为α,直线 PA 与平面 PBC 所成角的大小为β,求 cos
(α+β)的值.
【解答】(Ⅰ)证明:∵∠BAD=45°,AD=1,�� = 2,
∴由余弦定理,得:
BD=
1 + 2 − 2 × 1 × 2 × ���45° =1,…(2 分)
性质定理
行,则过这条直线的任一
∵l∥α,
平面与此平面的交线与
l⊂β,α∩β
该直线平行(简记为“线面
=b,∴l∥b
平行⇒线线平行”)
2.平面与平面平行的判定定理和性质定理
文字语言
判定定理
图形语言
符号语言
一个平面内的两条相交
∵a∥β,b
直线与另一个平面平行,
∥β,a∩b
则这两个平面平行(简记
=P,a⊂α,
⊥AC,
所以 PA⊥面 ABC,
因为 BC⊂平面 ABC,
所以 PA⊥BC.
又因为 AB⊥BC,且 PA∩AB=A,
所以 BC⊥面 PAB.
….(9 分)
(Ⅲ)解:当点 F 是线段 AB 中点时,过点 D,E,F 的平面内的任一条直线都与平面 PBC
平行.
取 AB 中点 F,连 EF,连 DF.
由(Ⅰ)可知 DE∥平面 PBC.
��
理由.
【解答】(Ⅰ)证明:取 AB 中点 O,连接 EO,DO.
因为 EA=EB,所以 EO⊥AB. …(2 分)

高中数学 -空间立体几何中的平行、垂直证明定理总结 (1)

高中数学 -空间立体几何中的平行、垂直证明定理总结 (1)

l n
☺ 简称:线线垂直,线面垂直.
复习定理
空间中的垂直
2.直线与平面垂直性质
判定:如果一条直线和一个平面垂直,则称这条直线和这 个平面内任意一条直线都垂直.
l m
l
m
☺ 简称:线面垂直,线线垂直.
复习定理
空间中的垂直
3.平面与平面垂直判定
判定: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.
(1)求证:BC1∥平面 CA1D; (2)求证:平面 CA1D⊥平面 AA1B1B. 证明:(1)连结AC1交A1C于E,连结DE.
∵AA1C1C为矩形,则E为AC1的中点. 又D是AB的中点,
∴在△ABC1中,DE∥BC1.
E
又DE⊂平面CA1D,
BC1⊄平面CA1D,
∴BC1∥平面CA1D.
证明:(2)∵AC=BC, D为AB的中点, ∴在△ABC中,AB⊥CD.
空间中的平行与垂直 定理总结
复习定理
空间中的平行
1.直线与平面平行的判定
平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则 该直线与此平面平行.
a
b
a
//
b
a // b
☺ 简称:线线平行,线面平行.
复习定理
空间中的平行
2.直线与平面平行的性质
一条直线与一个平面平行,则过这条直线的任一 平面与此平面的交线与该直线平行.
①若m⊥α,n∥α,则m⊥n;②若α⊥γ,β⊥γ,
则α∥β;
③若m∥α,n∥α,则m∥n;④若α∥β,β∥γ,
m⊥α,则m⊥γ.
正确的命题是( C)
A.①③
B.②③
C.①④
D.②④
解析 ②中平面α与β可能相交,③中m与n可以

高中立体几何中线面平行的常见方法

高中立体几何中线面平行的常见方法

高中立体几何证明平行
立体几何中证明线面平行或面面平行都可转化为
线线平行,而证明线线平行一般有以下的一些方法:
(1)通过“平移”。

(2)利用三角形中位线的性质。

(3)利用平行四边形的性质。

(4)利用面面平行,等等。

(1) 通过“平移”再利用平行四边形的性质
1.如图,四棱锥P-ABCD的底面是平行四边形,点E、F 分别为棱AB、PD的中点.求证:AF∥平面PCE;
(第1题图)
D
B A 1
A
B
F
2、已知直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,D, E, F 分别为AA 1, CC 1, AB 的中点,M 为BE 的中点, AC ⊥BE. 求证:C 1D ∥平面B 1FM.
3、如图所示, 四棱锥P -ABCD 底面是直角梯形,
,,AD CD AD BA ⊥⊥CD=2AB, E 为PC 的中点, 证明: //EB PAD 平面;
(2) 利用三角形中位线的性质
4、如图,已知E 、F 、G 、M 分别是四面体的棱AD 、CD 、BD 、BC 的中点,求证:AM ∥平面EFG 。

5.如图,三棱柱ABC —A 1B 1C 1中, D 为AC 的中点. 求证:AB 1//面BDC 1;
A
B C
D
E
F
G M
(3) 利用平行四边形的性质
6.在四棱锥P-ABCD 中,AB ∥CD ,AB=2
1DC ,中点为PD E . 求证:AE ∥平面PBC ;
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立体几何判定方法汇总

立体几何判定方法汇总

立体几何有关概念与公式一、判定两线平行的方法1、平行于同一直线的两条直线互相平行2、垂直于同一平面的两条直线互相平行3、如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线就和交线平行4、如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行5、在同一平面内的两条直线,可依据平面几何的定理证明二、判定线面平行的方法1、据定义:如果一条直线和一个平面没有公共点2、如果平面外的一条直线和这个平面内的一条直线平行,则这条直线和这个平面平行3、两面平行,则其中一个平面内的直线必平行于另一个平面4、平面外的两条平行直线中的一条平行于平面,则另一条也平行于该平面5、平面外的一条直线和两个平行平面中的一个平面平行,则也平行于另一个平面三、判定面面平行的方法1、定义:没有公共点2、如果一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面,则两面平行3 垂直于同一直线的两个平面平行4、平行于同一平面的两个平面平行四、面面平行的性质1、两平行平面没有公共点2、两平面平行,则一个平面上的任一直线平行于另一平面3、两平行平面被第三个平面所截,则两交线平行4、垂直于两平行平面中一个平面的直线,必垂直于另一个平面五、判定线面垂直的方法1、定义:如果一条直线和平面内的任何一条直线都垂直,则线面垂直2、如果一条直线和一个平面内的两条相交线垂直,则线面垂直3、如果两条平行直线中的一条垂直于一个平面,则另一条也垂直于该平面4、一条直线垂直于两个平行平面中的一个平面,它也垂直于另一个平面5、如果两个平面垂直,那么在一个平面内垂直它们交线的直线垂直于另一个平面6、如果两个相交平面都垂直于另一个平面,那么它们的交线垂直于另一个平面六、判定两线垂直的方法1、定义:成角2、直线和平面垂直,则该线与平面内任一直线垂直3、在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直4、在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线垂直,那么它也和这条斜线的射影垂直5、一条直线如果和两条平行直线中的一条垂直,它也和另一条垂直七、判定面面垂直的方法1、定义:两面成直二面角,则两面垂直2、一个平面经过另一个平面的一条垂线,则这个平面垂直于另一平面八、面面垂直的性质1、二面角的平面角为2、在一个平面内垂直于交线的直线必垂直于另一个平面3、相交平面同垂直于第三个平面,则交线垂直于第三个平面九、各种角的范围1、异面直线所成的角的取值范围是:2、直线与平面所成的角的取值范围是:3、斜线与平面所成的角的取值范围是:4、二面角的大小用它的平面角来度量;取值范围是:十、三角形的心1、内心:内切圆的圆心,角平分线的交点2、外心:外接圆的圆心,垂直平分线的交点3、重心:中线的交点4、垂心:高的交点十一、棱柱及有关概念(一)棱柱的判断:看面:有两个面互相平行,其余各面为四边形.看线:每相邻两个四边形的公共边都互相平行.(二)棱柱的分类棱柱根据侧棱和底面的关系分为两种:一种当侧棱与底面不垂直时,称为斜棱柱;另一种当侧棱与底面垂直时,称为直棱柱.直棱柱的面若为正多边形则称为正棱柱.十二、棱锥及有关概念一)正棱锥的概念有一个面是多边形,其余各面是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的几何体叫做棱锥.二)正棱锥的性质.(1)各侧棱相等,各侧面都是全等的等腰三角形.(2)正棱锥的斜高相等.(3)正棱锥中的几个重要直角三角形及两类角:①正棱锥的高、侧棱和侧棱在底面上的射影(正多边形的半径)组成一个直角三角形.②正棱锥的高、斜高和斜高在底面上的射影(正多边形的边心距)组成一个直角三角形.③正棱锥的侧棱、斜高和正多边形边长的一半组成一个直角三角形.④正棱锥底面内,正多边形的半径、边心距和边长的一半组成一个直角三角形.⑤正棱锥的侧棱与底面所成的角;侧面与底面所成的角.十三、球的有关概念1、半圆以它的直径为旋转轴,旋转所成的曲面叫做球面。

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有关平行、垂直问题常见判定方法
一、 线线平行的判定
1、 公理4:平行于同一直线的另两直线互相平行. a ∥b ,b ∥c ==> a ∥c
2、 三角形中位线平行于底边;平行四边形对边平行;棱柱侧棱互相平行.
3、 线面平行的性质:一条直线与一个平面平行,过该直线的平面与已知平面相交,该直线
与交线平行.
a ∥α,a ⊂β,
αβ=b ==> a ∥b
β
αb
a
4、 面面平行的性质:两个平面平行,同时与第三个平面相交,所得的两条交线互相平行.
α∥β,
γα=a ,
γβ=b ==> a ∥b
γ
β
αb a
5、 平行于同一平面的两直线互相平行.
a ⊥α,
b ⊥α ==> a ∥b
αb
a
二、 线面平行的判定
1、 线面平行的判定定理:若平面外的一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此c b a
平面平行.
a ⊄α,
b ⊂α,a ∥b ==> a ∥α
αb
a
2、 若两平面平行,则一个平面内的任一直线与另一平面平行.
α∥β,a ⊂α ==> a ∥β
α
βa
3、 α⊥β,a ⊥β,a ⊄α ==> a ∥α
β
α
a
4、 a ⊥b ,b ⊥α,a ⊄α ==> a ∥α
α
a
b
三、 面面平行的判定
1、 面面平行的判定定理:若一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面,那么这两个
平面平行.
a ⊂α,
b ⊂α,
a b =O ,a ∥β,b ∥β ==> α∥β
O
α
β
a bα
β
a
2、垂直于同一直线的两个平面互相平行.
a⊥α,a⊥β==> α∥β(见上图)
3、平行于同一平面的两个平面互相平行.
α∥γ,β∥γ==> α∥β
α
γ
β
4、柱体的上下底面互相平行
四、线线垂直
1、线线垂直的定义:a与b所成的角为直角.
2、线面垂直的定义:若一条直线与一个平面垂直,则该直线与平面内的任一直线都垂直.
a⊥α,b⊂α==> a⊥b
α
a
b
3、a⊥α,b∥α==> a⊥b
αa
b
4、三垂直定理及其逆定理
l ⊥α( H 为垂足),a ⊂α,HM 是斜线PM 在平面α内的射影
三垂线定理(垂影则垂斜):a ⊥HM ==> a ⊥PM
三垂线定理的逆定理(垂斜则垂影):a ⊥PM ==> a ⊥HM
l
M H P
αa
5、a ⊥α,b ⊥β,α⊥β ==> a ⊥b
β
α
a
b
五、线面垂直的判定
1、线面垂直的判定定理:若一直线和平面内的两相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直.
a ⊂α,
b ⊂α,
a
b =O , l ⊥a ,l ⊥b ==> l ⊥α
l
O αa
b
2、a ∥b ,a ⊥α ==> b ⊥α
αb
a
3、直棱柱的侧棱与底面垂直
4、一条直线垂直于两平行平面中的一个平面,也垂直于另一个平面
α∥β,a ⊥α ==> a ⊥β
α
β
a
5、面面垂直性质:两平面垂直,一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平面.
α⊥β,αβ=l ,a ⊂α,a ⊥l ==> a ⊥β
l β
α
a
5、 两相交平面同时垂直于第三个平面,则它们的交线也与第三个平面垂直.
αβ=l ,α⊥γ,β⊥γ ==> l ⊥γ
l γ
β
α
六、面面垂直的判定
1、定义:两平面相交所成二面角为直二面角.
2、判定定理:若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.
a ⊥β,a ⊂α ==> α⊥β
l β
α
a
2、a ∥α,a ⊥β ==> α⊥β
β
αa。

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