2015届高考二轮复习 专题五 第2讲 空间中的平行与垂直
空间中的平行与垂直例题和知识点总结
空间中的平行与垂直例题和知识点总结在立体几何的学习中，空间中的平行与垂直关系是非常重要的内容。
理解和掌握这些关系，对于解决相关的几何问题具有关键作用。
下面我们通过一些例题来深入探讨，并对相关知识点进行总结。
一、平行关系（一）线线平行1、定义：如果两条直线在同一平面内没有公共点，则这两条直线平行。
2、判定定理：如果平面外一条直线与此平面内的一条直线平行，那么该直线与此平面平行。
例 1：在正方体 ABCD A₁B₁C₁D₁中，E，F 分别是 AB，BC 的中点，求证：EF∥A₁C₁。
证明：连接 AC，因为 E，F 分别是 AB，BC 的中点，所以 EF∥AC。
又因为正方体中，AC∥A₁C₁，所以 EF∥A₁C₁。
（二）线面平行1、定义：如果一条直线与一个平面没有公共点，则称这条直线与这个平面平行。
2、判定定理：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。
例 2：已知四棱锥 P ABCD 的底面是平行四边形，M 是 PC 的中点，求证：PA∥平面 MBD。
证明：连接 AC 交 BD 于 O，连接 MO。
因为四边形 ABCD 是平行四边形，所以 O 是 AC 的中点。
又因为 M 是 PC 的中点，所以MO∥PA。
因为 MO⊂平面 MBD，PA⊄平面 MBD，所以 PA∥平面MBD。
（三）面面平行1、定义：如果两个平面没有公共点，则称这两个平面平行。
2、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。
例 3：在正方体 ABCD A₁B₁C₁D₁中，求证：平面 A₁BD∥平面 B₁D₁C。
证明：因为 A₁B∥D₁C，A₁D∥B₁C，且 A₁B 和 A₁D 是平面A₁BD 内的两条相交直线，D₁C 和 B₁C 是平面 B₁D₁C 内的两条相交直线，所以平面 A₁BD∥平面 B₁D₁C。
二、垂直关系（一）线线垂直1、定义：如果两条直线所成的角为 90°，则这两条直线垂直。
空间几何中的平行与垂直
空间几何中的平行与垂直在空间几何中，平行和垂直是两个重要的概念。
它们用来描述线、面和空间中的关系，帮助我们理解和解决各种几何问题。
本文将介绍平行和垂直的定义、判定方法，以及它们在空间几何中的应用。
一、平行的定义和判定在平面几何中，我们知道两条直线要想平行，它们的斜率必须相等。
但是在空间几何中，直线不再只有斜率这一个属性，因此平行的定义也有所不同。
在空间中，我们把两条直线称为平行线，当且仅当它们处于不同平面上，且不相交。
也就是说，两条平行线可以看作是两个相互平行且不相交的平面上的交线。
判定平行的方法有以下几种：1. 通过判断两条直线的方向向量是否平行。
如果两条直线的方向向量相等或成比例，那么它们是平行的。
2. 通过判断两条直线上的一点到另一条直线的垂足距离是否为0。
如果两条直线上的所有垂足距离都为0，那么它们是平行的。
3. 通过判断两个平面的法向量是否平行。
如果两个平面的法向量相等或成比例，那么它们是平行的。
二、垂直的定义和判定在空间几何中，垂直用来描述直线、平面和空间中的相互关系。
两条直线、两个平面或一条直线与一个平面之间的垂直关系都具有重要意义。
在空间中，我们把两条直线称为垂直线，当且仅当它们在某个平面上相交，并且互相垂直。
也就是说，两条垂直线可以看作是相互垂直的平面上的交线。
判定垂直的方法有以下几种：1. 通过判断两条直线的方向向量的数量积是否为0。
如果两条直线的方向向量的数量积为0，那么它们是垂直的。
2. 通过判断直线上的一点到另一条直线的垂足是否在另一条直线上。
如果两条直线上的所有垂足都在另一条直线上，那么它们是垂直的。
3. 通过判断一条直线的方向向量是否与一个平面的法向量垂直。
如果一条直线的方向向量与一个平面的法向量垂直，那么它们是垂直的。
三、平行和垂直的应用平行和垂直在空间几何中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 平行线的应用：平行线可用于构建平行四边形、矩形等各种图形。
空间几何中的平行与垂直
空间几何中的平行与垂直空间几何是研究三维空间中的几何关系的学科，其中平行和垂直是两个重要的概念。
平行和垂直关系是我们日常生活和工作中常常接触到的概念，它们在建筑设计、物体摆放和路线规划等方面都有着广泛的应用。
本文将围绕空间几何中的平行和垂直展开讨论。
一、平行概念与性质在空间几何中，平行是指两个直线或两个平面始终保持相互平行的关系。
如图所示，直线l和m平行，用符号表示为l∥m。
平行关系具有以下性质：1. 平行关系是一个等价关系，即自反性、对称性和传递性。
自反性指一条直线自己与自己平行，对称性是指如果直线l与直线m平行，则直线m与直线l也平行，传递性是指如果直线l与直线m平行，直线m与直线n平行，则直线l与直线n平行。
2. 如果一条直线与一个平面平行，那么该直线上的任意一点与该平面上的任意一点的连线垂直于该平面。
3. 平行关系与直线的切比雪夫性质密切相关。
切比雪夫性质是指在点P到直线l上的一点A的距离与点P到直线l上另一点B的距离之比，在A与B的所有可能位置之间都保持不变。
二、垂直概念与性质在空间几何中，垂直是指两个直线或两个平面相交成直角的关系。
垂直关系也称为垂直关系或直角关系。
如图所示，直线l和m垂直，用符号表示为l⊥m。
垂直关系具有以下性质：1. 垂直关系也是一个等价关系，即自反性、对称性和传递性。
自反性指一条直线与自己垂直，对称性是指如果直线l与直线m垂直，则直线m与直线l也垂直，传递性是指如果直线l与直线m垂直，直线m与直线n垂直，则直线l与直线n垂直。
2. 如果两个平面相交成直角，那么这两个平面互相垂直。
3. 垂直关系与直线的切比雪夫性质也存在关联。
在垂直关系中，点P到直线l上的一点A的距离与点P到直线l上另一点B的距离之比，与A与B的位置无关。
三、平行和垂直的判断方法在实际问题中，判断两条直线或两个平面是否平行或垂直是非常重要的。
以下是常见的判断方法：1. 对于直线而言，可以通过观察其斜率来判断平行关系。
空间几何的平行与垂直判定
空间几何的平行与垂直判定空间几何是数学中的一个重要分支，涉及到直线、平面、点等概念的研究。
其中，平行和垂直是空间几何中常见的关系，本文将对平行和垂直的判定方法进行详细介绍。
一、平行的判定方法在空间几何中，平行是指两个线(线段)或两个平面永远不会相交的关系。
下面将介绍几种常见的平行判定方法。
1. 直线的平行判定给定两条直线l1和l2，如果它们的斜率相等且不相交，则可以判定l1与l2平行。
即若直线l1的斜率为k1，直线l2的斜率为k2，且k1≠k2时，则l1和l2平行。
2. 平面的平行判定对于两个平面P1和P2，如果它们的法向量相等或平行，则可以判定P1与P2平行。
二、垂直的判定方法在空间几何中，垂直是指两个线(线段)或两个平面之间的相互垂直关系。
下面将介绍几种常见的垂直判定方法。
1. 直线的垂直判定给定两条直线l1和l2，如果它们的斜率互为倒数且不相交，则可以判定l1与l2垂直。
即若直线l1的斜率为k1，直线l2的斜率为k2，并且k1·k2=-1时，则l1和l2垂直。
2. 平面的垂直判定对于两个平面P1和P2，如果它们的法向量互为倒数且不平行，则可以判定P1与P2垂直。
三、平行与垂直的应用举例平行和垂直关系在实际问题中经常被应用。
以下是几个应用举例。
1. 平行线与垂直线的交点问题当两条平行线相交时，它们的交点无穷多个；而当两条垂直线相交时，它们的交点只有一个。
这一性质在导弹拦截等领域具有重要意义。
2. 平行四边形及其性质平行四边形是指具有两对平行边的四边形。
它们的特点是相对边相等、对角线相交于对角线的中点、对角线互相平分等。
平行四边形的性质在建筑设计等领域有广泛应用。
3. 垂直投影与三视图在工程绘图中，垂直投影是指将物体在垂直方向上的投影。
根据垂直投影可以得到物体的平面图、前视图、左视图、右视图等，这些视图通常用于工程设计、建筑规划等领域。
4. 共线与共面条件若一条直线与一个平面相交，那么这条直线上的任意一点与该平面上的任意一点以及该平面上的任意一条直线都共线。
空间几何的平行与垂直关系
空间几何的平行与垂直关系空间几何是研究物体的形状、大小、位置以及它们之间的关系的数学分支。
在空间几何中，平行和垂直是两个非常重要的关系。
平行指的是两条直线或两个面在空间中永远不会相交，而垂直则表示两条直线或两个面之间存在90度的夹角。
本文将详细讨论平行和垂直的概念、特点以及它们在几何推理和实际生活中的应用。
一、平行的特点和推理方法在空间几何中，平行是指两条直线或两个平面在空间中永远不会相交。
平行具有以下特点：1. 平行的直线之间的距离相等：如果两条直线平行，那么它们之间的距离将保持不变。
2. 平行的平面之间的角度相等：如果两个平面平行，那么它们之间的夹角将始终保持相等。
在几何推理中，我们可以使用平行线的性质来证明其他几何关系。
例如，如果两条直线与同一条直线的交线分别垂直，则这两条直线也是平行的。
二、垂直的定义和性质垂直是指两条直线或两个平面之间存在90度的夹角。
垂直具有以下性质：1. 垂直的直线之间相互正交：如果两条直线相互垂直，它们将彼此正交，形成90度的夹角。
2. 垂直的平面交线与平面之间的夹角为90度：当两个平面的交线与其他平面之间的夹角为90度时，我们可以说这两个平面互相垂直。
三、平行与垂直的实际应用平行和垂直的概念在实际生活中有广泛的应用。
以下是几个应用实例：1. 建筑设计：在建筑设计中，平行的概念非常重要。
例如，墙壁之间的平行关系可以决定空间的布局和设计效果。
2. 电气工程：电气工程中常用到平行和垂直的概念。
例如，电路中的导线可以平行排列，以减小电阻；电路中的电压和电流相互垂直，通过正交性来进行计算和分析。
3. 地理导航：在地理导航中，平行和经纬度之间的关系是非常重要的。
经线是平行于地球赤道的线，而纬线是平行于地球的纬度圈。
4. 视觉艺术：平行和垂直的概念在绘画、摄影和设计中发挥重要作用。
艺术家常常利用平行和垂直的线条来创造平衡和对比效果。
总结：空间几何中的平行和垂直关系是我们理解和应用物体形状、大小和位置的重要基础。
高考数学二轮复习 第二编 专题五 立体几何 第2讲 空间中的平行与垂直课件 文
12/13/2021
第十一页，共四十三页。
解析 若 α∥β，a⊂α，b⊂β，则直线 a 与 b 可能平行 或异面，所以 A 错误；若 a∥α，b⊥β，且 α⊥β，则直线 a 与 b 可能平行或相交或异面，所以 B 错误；若 a⊥α，a∥b， b∥β，则 α⊥β，所以 C 正确；若 a⊥b，a⊂α，b⊂β，则 α∩β 或 α∥β，所以 D 错误．故选 C.
∴DE⊥PA. ∵E，H 分别为正方形 ABCD 边 AB，BC 的中点， ∴Rt△ABH≌Rt△DAE， 则∠BAH＝∠ADE，∴∠BAH＋∠AED＝90°， ∴DE⊥AH， ∵PA⊂平面 PAH，AH⊂平面 PAH，PA∩AH＝A， ∴DE⊥平面 PAH， ∵DE⊂平面 EFD，∴平面 PAH⊥平面 DEF.
解析 由 AP⊥PB，AP⊥PC 可推出 AP⊥平面 PBC，∴ AP⊥BC，故排除 A；由平面 BPC⊥平面 APC，BC⊥PC 可 推出 BC⊥平面 APC，∴AP⊥BC，故排除 C；由 AP⊥平面 PBC 可推出 AP⊥BC，故排除 D，选 B.
12/13/2021
第三十三页，共四十三页。
3．(2018·北京高考)如图，在四棱锥 P－ABCD 中，底面 ABCD 为矩形，平面 PAD⊥平面 ABCD，PA⊥PD，PA＝PD， E，F 分别为 AD，PB 的中点．
求证：(1)PE⊥BC； (2)平面 PAB⊥平面 PCD； (3)EF∥平面 PCD.
12/13/2021
第三十四页，共四十三页。
证明 (1)∵PA＝PD，且 E 为 AD 的中点，∴PE⊥AD. ∵底面 ABCD 为矩形，∴BC∥AD， ∴PE⊥BC. (2)∵底面 ABCD 为矩形，∴AB⊥AD. ∵平面 PAD⊥平面 ABCD，∴AB⊥平面 PAD. ∴AB⊥PD.又 PA⊥PD， ∴PD⊥平面 PAB，∴平面 PAB⊥平面 PCD.
高考数学第2讲 空间中的平行与垂直(大题细做)
大二轮复习 数学（文）
2．证明空间位置关系的方法
已知 a，b，l 是直线，α，β，γ是平面，O 是点，则
(1)证明线线平行的常用方法
aa∥__b__∥_______c⇒c∥b，
a∥α a______⊂_____β
⇒a∥b，
α______∩_____β＝b
ab⊥__α____⊥_____α⇒a∥b，
大二轮复习 数学（文）
第 2 讲 空间中的平行与垂直(大题细做)
核心知识 突破热点 高考押题 限时规范训练
大二轮复习 数学（文）
1．平行关系及垂直关系的转化 空间平行、垂直关系证明的主要思想是转化，即通过判定定理、性 质定理将线线、线面、面面之间的平行、垂直关系相互转化．
核心知识 突破热点 高考押题 限时规范训练
核心知识 突破热点 高考押题 限时规范训练
大二轮复习 数学（文）
[压轴大题动态设计(三)] 热点二 平面图形的折叠问题
——折痕为棱成立体，把握“变”与“不变” (2019·全国卷Ⅲ)(12 分)图①是由矩形 ADEB，Rt△ABC 和菱形 BFGC 组成的一个平面图形，其中 AB＝1，BE＝BF＝2，∠FBC ＝60°.将其沿 AB，BC 折起使得 BE 与 BF 重合，连接 DG，如图②. (1)证明：图②中的 A，C，G，D 四点共面，且平面 ABC⊥平面 BCGE； 沿AB、BC折起，要明确哪些变了，哪些不变
大二轮复习 数学（文）
[规范解答] 解：(1)证明：由已知得 AD∥BE，CG∥BE，所以 AD∥CG，由平行公理的推论证平行(1 分)
故 AD，CG 确定一个平面，从而 A，C，G，D 四点共面.由公理确定平面 (2 分)
由已知得 AB⊥BE，AB⊥BC，且 BE∩BC＝B，故 AB⊥平面 BCGE.由线线垂直证线面垂直(4 分)
高考数学大二轮复习 专题五 立体几何 5.2 空间中的平行与垂直课件 理
-13命题(mìng
热点一
tí)
命题(mìng
热点二
tí)
命题(mìng
热点三
tí)
由(1)及已知可得
2
,0,0
2
A
,P 0,0,
所以 = 2
2
,0,2
2
2
,B
2
2
,1,2
2
,1,0 ,C
2
2
, =(
2
-
2
,1,0
2
2,0,0), =
, =(0,1,0).
设 n=(x,y,z)是平面 PCB 的法向量,则
(2)若PA=PD=AB=DC,∠APD=90°,求二面角A-PB-C的余弦值.
12/11/2021
第十一页，共三十五页。
-12命题(mìng
热点一
tí)
命题(mìng
热点二
tí)
命题(mìng
热点三
tí)
(1)证明: 由已知∠BAP=∠CDP=90°,得AB⊥AP,CD⊥PD.
由于AB∥CD,故AB⊥PD,从而AB⊥平面PAD.
热点一
tí)
命题(mìng
热点二
tí)
命题(mìng
tí)热点三
(2)解：取BC的中点E,连接AE.由AB=AC得AE⊥BC,从而AE⊥AD,
且 AE= 2 -2 =
2 -
2
2
= 5.
以 A 为坐标原点, 的方向为 x 轴正方向,
建立如图所示的空间直角坐标系 A-xyz.
由题意知,P(0,0,4),M(0,2,0),C( 5,2,0),N
又因为 AC⊥FB,BC∩FB=B,所以 AC⊥平面 FBC.
专题五第2讲空间中的平行与垂直课件山东省高考数学大二轮专题复习讲义(新高考)
(2)∵SA＝SB，N 是 AB 的中点，∴SN⊥AB， ∵平面 SAB⊥平面 ABCD， 平面 SAB∩平面 ABCD＝AB，SN⊂平面 SAB， ∴SN⊥平面 ABCD， ∵AC⊂平面 ABCD，∴SN⊥AC.
证明
考向 3 立体几何中的翻折问题
例 3 (1)(2020·山东省潍坊市三模)如图 1，四边形 ABCD 是边长为 10
1
PART ONE
核心知识回顾
1.直线与平面平行的判定和性质
(1)判定 ①判定定理： 01 __a_∥__b_，__b_⊂__α_，__a_⊄_α_⇒__a_∥__α_____. ②面面平行的性质： 02 ___α_∥__β_，__a_⊂__α_⇒__a_∥__β_____. (2)性质： 03 __l_∥__α_，__l⊂__β_，__α_∩__β_＝__m__⇒__l∥__m______.
解析
令∠BMN＝θ，根据题意可知 BD⊥CN， BD⊥AN，且 CN∩AN＝N， ∴BD⊥平面 ACN，又 MN⊂平面 ACN，∴BD⊥MN， ∴0<θ<π2，∴MN＝BMcosθ＝8cosθ<8. ∵cosθ＝MBMN＝OO1MM，∴OM·MN＝O1M·BM＝74×8＝14， 又 OM<MN，∴MN2>14，∴MN> 14， ∴ 14<MN<8，即线段 MN 长度的取值范围为( 14，8)．
解
②在平面 P′CD 上作 P′H⊥CD 的延长线， 可知平面 P′CD⊥平面 ABCD， 又平面 P′CD∩平面 ABCD＝CD，P′H⊂平面 P′CD，P′H⊥CD， ∴P′H⊥平面 ABCD，
答案
解析 对于 A，因为平面 ADD1A1∥平面 BCC1B1，BM⊂平面 BCC1B1， 即可判定直线 BM 与平面 ADD1A1 平行，故正确；对于 B，如图 1，平面 BMD1 截正方体所得的截面为四边形，故错误；对于 C，如图 2，异面直线 AD1 与 A1C1 所成的角为∠D1AC，即可判定异面直线 AD1 与 A1C1 所成的角为π3， 故正确；对于 D，如图 3，将正方体的侧面展开，可得当 B，M，D1 共线时， MB＋MD1 有最小值，最小值为 BD1＝ 22＋12＝ 5，故正确．故选 ACD.
空间几何中的平行与垂直关系
空间几何中的平行与垂直关系在空间几何中，平行与垂直关系是两种重要的几何关系。
它们在解决几何问题、计算坐标和推导定理等方面起着至关重要的作用。
通过研究平行和垂直关系，我们可以更好地理解空间中的几何性质，并应用于实际问题的求解。
1. 平行关系平行关系是指两条或多条直线在空间中永远不会相交。
在平行线之间不存在任何交点，它们的方向相同或者互为反向。
为了表示平行关系，我们可以使用"//"符号，如AB // CD。
在三维空间中，平行关系的判断可以通过以下方法确定：- 斜率法：对于两条直线L1和L2，如果它们的斜率相等，则L1与L2平行。
具体计算时，我们可以求两条直线上某一点的斜率，如果斜率相等，则可以判断它们是平行的。
- 向量法：如果两条直线的方向向量是平行的，则它们是平行的。
我们可以通过求取两条直线的方向向量，然后比较它们是否平行来判断平行关系。
平行关系的性质：- 平行线具有相同的斜率。
- 平行线之间的距离是恒定的，任意两点到另一条直线的距离相等。
- 平行线与平面的交线是平行的。
2. 垂直关系垂直关系是指两条直线或直线与平面的交线之间的关系。
在垂直关系中，直线或直线段与垂直交线之间的夹角为90度。
在三维空间中，判断垂直关系的方法有：- 向量法：如果两条直线的方向向量相互垂直，则它们是垂直的。
通过计算两条直线的方向向量，然后判断它们是否相互垂直。
- 斜率法：如果两条直线的斜率的乘积为-1，则它们是垂直的。
具体计算时，我们可以求两条直线上某一点的斜率，然后计算斜率的乘积，如果结果为-1，则可以判断它们是垂直的。
垂直关系的性质：- 垂直关系是相互垂直的直线或者直线与平面之间的关系。
在直角坐标系中，垂直关系可以表示为两直线斜率的乘积为-1。
- 垂直交线之间的夹角为90度。
- 垂直关系通常用于解决与直角、垂直性质相关的问题，例如计算两直线之间的距离、垂直偏移等。
总结：在空间几何中，平行与垂直关系是两种重要的几何关系。
空间中的平行与垂直
空间中的平行与垂直【知识梳理】 平行的判定与性质1、直线、平面有关的平行判定与性质平面与平面的位置关系有相交、平行两种情况．1、直线与平面平行定义：直线与平面没有公共点，称这条直线与这个平面平行。
（1）直线和平面平行的判定定理：平面外一条直线与此平面 的一条直线 ，则该直线与此平面平行. 符号表示：若l α⊄，a α⊂，l ∥a ，则l ∥α. （2）直线和平面平行的性质：一条直线与一个平面平行，则过这条直线的 与此平面的 与该直线平行.符号表示：若l ∥α，l β⊂，a αβ= ，则l ∥a . 2、面面平行(1)两平面平行的判定定理：如果一个平面内有两条 与另一个平面平行，则这 两个平面平行.符号表示：若 . 另外三个有用的判定定理判定定理1：若, a b αα⊂⊂，a b P = ，a ∥β，b ∥β，则α∥β；判定定理2：若, l l αβ⊥⊥，则α∥β； 判定定理3：若α∥β，β∥γ，则α∥γ。
(2)平面和平面平行的性质定理：性质定理1：若α∥β，a α⊂，则a ∥β；性质定理2：若α∥β，且a γα= ，b γβ= ，则a ∥b ；性质定理3：若α∥β，且l α⊥，则l β⊥。
垂直的判定与性质 1、直线和平面垂直 （1）直线和平面垂直定义：如果直线l 和平面α内的 ，我们就说直线l 与平面α互相垂直，记作l α⊥．（2）直线和平面垂直的判定定理：一条直线与一个平面内的 ，则该直线与此平面垂直． 符号语言：若, , m n m n P αα⊂⊂= ，, l m l n ⊥⊥，则l α⊥。
（3）直线与平面垂直的性质：一条直线垂直于一个平面，那么这条直线垂直于这个平面内的 ． 符号语言：,l m l m αα⊥⊂⇒⊥性质定理：垂直于同一个平面的两条直线 ．符号语言：,//l m l m αα⊥⊥⇒2、平面与平面垂直（1）定义：两个平面相交，如果它们所成的二面角是，就说这两个平面垂直．表示方法：平面α与β垂直，记作 ．（2）平面与平面垂直的判定定理：一个平面过另一个平面的 ，则这两个平面垂直． 符号语言： 。
空间几何中的平行与垂直
空间几何中的平行与垂直空间几何是研究空间中点、直线、面以及它们之间的关系的数学学科。
在空间几何中，平行和垂直是两个重要的概念。
平行表示两条直线或者两个平面没有交点，而垂直则表示两个直线或者一个直线和一个平面之间的相互垂直关系。
本文将详细介绍空间几何中平行和垂直的定义、性质以及对应的应用。
一、平行的定义与性质在空间几何中，平行是指在同一平面内没有交点的两条直线或者两个平面。
具体定义如下：定义1：设直线l和m在同一平面内，如果直线l上的任意点与直线m上的任意点之间的距离保持不变，那么直线l与直线m是平行的。
平行线具有以下性质：性质1：平行关系是一种等价关系，即自反性、对称性和传递性。
自反性：任意一条直线与自己平行。
对称性：如果直线l与直线m平行，则直线m与直线l平行。
传递性：如果直线l与直线m平行，直线m与直线n平行，则直线l与直线n平行。
性质2：平行线与交线的夹角为零。
性质3：平行线在同一平面上的投影线也是平行线。
性质4：平行线与同一平行线交割的两条直线也是平行线。
平行线在实际应用中有着广泛的应用，如建筑设计、地图制作、道路规划等。
二、垂直的定义与性质在空间几何中，垂直是指两个直线或者一个直线和一个平面之间的相互垂直关系。
具体定义如下：定义2：设直线l和m在同一平面内，如果直线l上的任意一点到直线m上的任意一点的连线垂直于直线l和直线m所在平面，那么直线l与直线m垂直。
垂直关系具有以下性质：性质1：垂直关系是一种等价关系，即自反性、对称性和传递性。
自反性：任意一条直线与自己垂直。
对称性：如果直线l与直线m垂直，则直线m与直线l垂直。
传递性：如果直线l与直线m垂直，直线m与直线n垂直，则直线l与直线n垂直。
性质2：直线与同一平面内的两条垂直线重合时，它与两条垂直线都垂直。
性质3：垂直平分线是垂直于线段且将线段平分的直线。
性质4：垂直于平面的直线，必与平面中任意一条直线垂直。
垂直关系在三维空间中的应用十分广泛，如建筑构造、植物生长、天文测量等。
空间几何的平行与垂直关系知识点总结
空间几何的平行与垂直关系知识点总结在空间几何中，平行与垂直关系是非常重要的概念，它们贯穿于整个几何学习的始终。
理解和掌握这些关系对于解决空间几何问题至关重要。
下面，我们就来详细总结一下空间几何中平行与垂直关系的相关知识点。
一、线线平行1、平行线的定义在同一平面内，不相交的两条直线叫做平行线。
2、线线平行的判定定理（1）同位角相等，两直线平行。
（2）内错角相等，两直线平行。
（3）同旁内角互补，两直线平行。
3、线线平行的性质定理（1）两直线平行，同位角相等。
（2）两直线平行，内错角相等。
（3）两直线平行，同旁内角互补。
4、空间中直线平行的传递性如果两条直线都与第三条直线平行，那么这两条直线也互相平行。
二、线面平行1、线面平行的定义如果一条直线与一个平面没有公共点，那么这条直线与这个平面平行。
2、线面平行的判定定理如果平面外一条直线与此平面内的一条直线平行，那么该直线与此平面平行。
3、线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与这个平面相交，那么这条直线与交线平行。
三、面面平行1、面面平行的定义如果两个平面没有公共点，那么这两个平面平行。
2、面面平行的判定定理（1）如果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。
（2）如果两个平面都平行于同一条直线，那么这两个平面平行。
3、面面平行的性质定理（1）如果两个平面平行，那么其中一个平面内的直线平行于另一个平面。
（2）如果两个平行平面都和第三个平面相交，那么它们的交线平行。
四、线线垂直1、线线垂直的定义如果两条直线所成的角为直角，那么这两条直线互相垂直。
2、线线垂直的判定定理（1）如果一条直线垂直于一个平面，那么这条直线垂直于平面内的任意一条直线。
（2）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1、线面垂直的定义如果一条直线与一个平面内的任意一条直线都垂直，那么这条直线与这个平面垂直。
高考数学二轮专题复习 专题五 5.2 空间中的平行与垂直课件 新人教A版
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解析:当m⊥n,n∥α时,可能有m⊥α,但也有可能m∥α或m⊂α,故A选项错误;
当m∥β,β⊥α时,可能有m⊥α,但也有可能m∥α或m⊂α,故选项B错误;
当m⊥β,n⊥β,n⊥α时,必有α∥β,从而m⊥α,故选项C正确; 在如图所示的正方体ABCD-A1B1C1D1中,取m为B1C1,n为CC1,β为平面ABCD,α为 平面ADD1A1,这时满足m⊥n,n⊥β,β⊥α,但m⊥α不成立,故选项D错误.
高频考点 命题热点 易错题型
11 -11热点一 热点二 热点三
迁移训练1有下列关于互不相同的直线m,l,n和平面α,β的四个命题:
①若m⊂α,l∩α=A,点A∉m,则l与m不共面;
②若m,l是异面直线,l∥α,m∥α,且n⊥l,n⊥m,则n⊥α;
③若l∥α,m∥β,α∥β,则l∥m; ④ l⊂ αα=A ,m⊂α , l∩ , l ∥β , m ,则 α∥β. ①若 m若 ⊂α , l∩ ,点 Am=A ∉m,则直线 l∥ 与β m 是异面直线 ,所以不共面,命题①正确;
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答案
高频考点 命题热点 易错题型
10 -10热点一 热点二 热点三
规律方法
解决空间线面位置关系的组合判断题常有以下方法:
(1)根据空间线面垂直、平行关系的判定定理和性质定理逐项判断来解决问题;
(2)必要时可以借助空间几何模型,如从长方体、四面体等模型中观察线面位置 关系,并结合有关定理来进行判断; (3)应熟练掌握立体几何的三种语言——符号语言、自然语言以及图形语言的 相互转换.
聚焦考题 热点考题诠释 能力目标解读
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从近几年的高考试题来看,在本讲中所涉及的主要内容是:(1)有关线面位置关 系的组合判断,试题通常以选择题的形式出现,主要是考查空间线线、线面、面面 位置关系的判定与性质;(2)有关线线、线面平行与垂直的证明,试题以解答题为主, 常以多面体为载体,突出考查学生的空间想象能力及推理论证能力;(3)有关面面平 行与垂直的证明,多以解答题的形式出现,综合性强;(4)有关折叠问题,客观题及解
空间几何中的平行与垂直
空间几何中的平行与垂直在空间几何中，平行和垂直是两个重要的概念。
平行关系指的是两条直线或两个平面永远不会相交，在同一个平面内保持固定的距离；而垂直关系是指两条直线或两个平面相交时，彼此之间的夹角为90度。
平行和垂直关系在几何学中有广泛的应用，不仅帮助我们理解空间的结构和形态，也在实际生活中发挥着重要的作用。
1. 平行关系在空间几何中，平行关系是指两条直线或两个平面永远不会相交的关系。
当两条直线或两个平面的方向向量相等或相互垂直时，它们可以被认为是平行的。
1.1 直线的平行当两条直线的方向向量相等时，它们被称为平行直线。
我们可以使用向量的方法来判断两条直线是否平行。
假设有两条直线 l₁和 l₂，它们的方向向量分别为 a₁和 a₂。
若 a₁和 a₂相等，则 l₁和 l₂平行。
1.2 平面的平行两个平面是平行的，当且仅当它们的法向量相等或者互相垂直。
设两个平面的法向量分别为 n₁和 n₂，若 n₁和 n₂相等，则这两个平面平行。
平行关系在几何学中有许多应用。
例如，在平行四边形中，对角线之间的线段互相平分，每条对角线将平行四边形分成两个全等的三角形。
另外，在建筑设计中，平行关系也被广泛应用，如平行的墙壁或平行的连廊等。
2. 垂直关系垂直关系是指两条直线或两个平面相交时，彼此之间的夹角为90度。
垂直关系在空间几何中非常重要，常常用于求解角度，确定垂直平面等问题。
2.1 直线的垂直两条直线 l₁和 l₂垂直的充分必要条件是它们的方向向量的内积为0。
如果 l₁的方向向量 a₁和 l₂的方向向量 a₂满足 a₁·a₂=0，则 l₁和 l₂垂直。
2.2 平面的垂直两个平面P₁和P₂垂直的充分必要条件是它们的法向量相互垂直。
设平面 P₁的法向量为 n₁，平面 P₂的法向量为 n₂，若 n₁·n₂=0，则 P₁和 P₂垂直。
垂直关系在几何学中有许多应用。
例如，在直角三角形中，两条直角边互相垂直。
此外，垂直关系还可以应用于地理测量、建筑设计等领域。
空间几何中的平行与垂直
空间几何中的平行与垂直在空间几何中，平行与垂直是两种重要的关系，它们描述了点、直线和平面之间的几何特性。
平行指的是两条直线或两个平面在空间中永不相交，垂直则表示两条直线或两个平面之间存在着垂直的关系。
这两种关系在几何学中有着广泛的应用和重要性。
平行关系是指两条直线或两个平面在空间中没有交点。
在平面几何中，当两条直线被一条直线所切割时，若切割线与两条直线所夹的角相等，则这两条直线为平行线。
同样地，在空间几何中，两个平面若被一条平面所切割时，若切割平面与两个平面所夹的角相等，则这两个平面为平行平面。
平行关系在现实世界中具有广泛的应用。
例如，在建筑设计中，平行线的概念被广泛应用于构建平行的墙壁、屋顶等。
另外，在道路规划和交通设计中，平行线的概念被用于设计并排行驶的车道和停车位。
在这些实际应用中，平行关系的几何特性保证了建筑和道路的结构稳定性和安全性。
垂直关系则指两条直线或两个平面之间存在着垂直的关系。
在平面几何中，两条直线相交，且相交的角度为90度，我们称这两条直线是垂直的。
同样地，对于平面来说，两个相交的平面之间的夹角也是90度，则这两个平面是垂直平面。
垂直关系同样在现实生活中得到了广泛的应用。
例如，在建筑设计中，我们经常使用垂直线来确定墙壁和地板之间的垂直关系，确保建筑物的正立和结构的稳定。
此外，在工程测量中，垂直线的概念用于绘制垂直于地面的测量线，以保证测量的准确性和可靠性。
需要注意的是，平行和垂直关系是相对的，一个对象可以与多个对象平行或垂直。
此外，在三维空间中，由于有更多的自由度，存在无限多的平行关系和垂直关系。
综上所述，平行和垂直是空间几何中重要的关系。
它们描述了点、直线和平面之间的几何特性，具有广泛的应用和重要性。
平行和垂直关系在建筑设计、道路规划和工程测量等领域起着关键作用，确保了结构的稳定性和测量的准确性。
2015届高考数学文二轮专题训练专题五第2讲空间中的平行与垂直
第2讲 空间中的平行与垂直考情解读 1.以选择、填空题的形式考查，主要利用平面的基本性质及线线、线面和面面的判定与性质定理对命题的真假进行判断，属基础题.2.以解答题的形式考查，主要是对线线、线面与面面平行和垂直关系交汇综合命题，且多以棱柱、棱锥、棱台或其简单组合体为载体进行考查，难度中等．1．线面平行与垂直的判定定理、性质定理线面平行的判定定理⎭⎪⎬⎪⎫a ∥b b ⊂αa ⊄α⇒a ∥α线面平行的性质定理⎭⎪⎬⎪⎫a ∥αa ⊂βα∩β＝b ⇒a ∥b线面垂直的判定定理⎭⎪⎬⎪⎫a ⊂α，b ⊂αa ∩b ＝Ol ⊥a ，l ⊥b ⇒l ⊥α线面垂直的性质定理⎭⎪⎬⎪⎫a ⊥αb ⊥α⇒a ∥b2.面面平行与垂直的判定定理、性质定理面面垂直的判定定理⎭⎪⎬⎪⎫a ⊥αa ⊂β⇒α⊥β面面垂直的性质定理⎭⎪⎬⎪⎫α⊥βα∩β＝c a ⊂αa ⊥c ⇒a ⊥β面面平行的判定定理⎭⎪⎬⎪⎫a ⊂βb ⊂βa ∩b ＝Oa ∥α，b ∥α⇒α∥β面面平行的性质定理⎭⎪⎬⎪⎫α∥βα∩γ＝a β∩γ＝b ⇒a ∥b提醒 使用有关平行、垂直的判定定理时，要注意其具备的条件，缺一不可． 3．平行关系及垂直关系的转化热点一 空间线面位置关系的判定例1 (1)设a ，b 表示直线，α，β，γ表示不同的平面，则下列命题中正确的是( ) A ．若a ⊥α且a ⊥b ，则b ∥α B ．若γ⊥α且γ⊥β，则α∥β C ．若a ∥α且a ∥β，则α∥β D ．若γ∥α且γ∥β，则α∥β(2)平面α∥平面β的一个充分条件是( ) A ．存在一条直线a ，a ∥α，a ∥β B ．存在一条直线a ，a ⊂α，a ∥βC ．存在两条平行直线a ，b ，a ⊂α，b ⊂β，a ∥β，b ∥αD ．存在两条异面直线a ，b ，a ⊂α，b ⊂β，a ∥β，b ∥α思维启迪 判断空间线面关系的基本思路：利用定理或结论；借助实物模型作出肯定或否定．答案(1)D(2)D解析(1)A：应该是b∥α或b⊂α；B：如果是墙角出发的三个面就不符合题意；C：α∩β＝m，若a∥m时，满足a∥α，a∥β，但是α∥β不正确，所以选D.(2)若α∩β＝l，a∥l，a⊄α，a⊄β，则a∥α，a∥β，故排除A.若α∩β＝l，a⊂α，a∥l，则a∥β，故排除B.若α∩β＝l，a⊂α，a∥l，b⊂β，b∥l，则a∥β，b∥α，故排除C.故选D.思维升华解决空间点、线、面位置关系的组合判断题，主要是根据平面的基本性质、空间位置关系的各种情况，以及空间线面垂直、平行关系的判定定理和性质定理进行判断，必要时可以利用正方体、长方体、棱锥等几何模型辅助判断，同时要注意平面几何中的结论不能完全引用到立体几何中．设m、n是不同的直线，α、β是不同的平面，有以下四个命题：①若α⊥β，m∥α，则m⊥β②若m⊥α，n⊥α，则m∥n③若m⊥α，m⊥n，则n∥α④若n⊥α，n⊥β，则β∥α其中真命题的序号为()A．①③B．②③C．①④D．②④答案 D解析①若α⊥β，m∥α，则m与β可以是直线与平面的所有关系，所以①错误；②若m⊥α，n⊥α，则m∥n，所以②正确；③若m⊥α，m⊥n，则n∥α或n⊂α，所以③错误；④若n⊥α，n⊥β，则β∥α，所以④正确．故选D.热点二平行、垂直关系的证明例2如图，在四棱锥P－ABCD中，AB∥CD，AB⊥AD，CD＝2AB，平面P AD⊥底面ABCD，P A⊥AD，E和F分别是CD和PC的中点，求证：(1)P A⊥底面ABCD；(2)BE∥平面P AD；(3)平面BEF⊥平面PCD.思维启迪(1)利用平面P AD⊥底面ABCD的性质，得线面垂直；(2)BE∥AD易证；(3)EF是△CPD的中位线．证明(1)因为平面P AD⊥底面ABCD，且P A垂直于这两个平面的交线AD，所以P A⊥底面ABCD.(2)因为AB∥CD，CD＝2AB，E为CD的中点，所以AB∥DE，且AB＝DE.所以四边形ABED为平行四边形．所以BE∥AD.又因为BE⊄平面P AD，AD⊂平面P AD，所以BE∥平面P AD.(3)因为AB⊥AD，而且ABED为平行四边形．所以BE⊥CD，AD⊥CD，由(1)知P A⊥底面ABCD.所以P A⊥CD.所以CD⊥平面P AD.所以CD⊥PD.因为E和F分别是CD和PC的中点，所以PD∥EF.所以CD⊥EF.所以CD⊥平面BEF.又CD⊂平面PCD，所以平面BEF⊥平面PCD.思维升华垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见类型．(1)证明线面、面面平行，需转化为证明线线平行．(2)证明线面垂直，需转化为证明线线垂直．(3)证明线线垂直，需转化为证明线面垂直．(4)证明面面垂直，需转化为证明线面垂直，进而转化为证明线线垂直．如图所示，已知AB ⊥平面ACD ，DE ⊥平面ACD ，△ACD为等边三角形，AD ＝DE ＝2AB ，F 为CD 的中点． 求证：(1)AF ∥平面BCE ； (2)平面BCE ⊥平面CDE .证明 (1)如图，取CE 的中点G ，连接FG ，BG . ∵F 为CD 的中点，∴GF ∥DE 且GF ＝12DE .∵AB ⊥平面ACD ，DE ⊥平面ACD ， ∴AB ∥DE ，∴GF ∥AB . 又AB ＝12DE ，∴GF ＝AB .∴四边形GF AB 为平行四边形，则AF ∥BG . ∵AF ⊄平面BCE ，BG ⊂平面BCE ， ∴AF ∥平面BCE .(2)∵△ACD 为等边三角形，F 为CD 的中点， ∴AF ⊥CD .∵DE ⊥平面ACD ，AF ⊂平面ACD ，∴DE ⊥AF . 又CD ∩DE ＝D ，∴AF ⊥平面CDE . ∵BG ∥AF ，∴BG ⊥平面CDE .∵BG ⊂平面BCE ，∴平面BCE ⊥平面CDE . 热点三 图形的折叠问题例3 如图(1)，在Rt △ABC 中，∠C ＝90°，D ，E 分别为AC ，AB 的中点，点F 为线段CD 上的一点，将△ADE 沿DE 折起到△A 1DE 的位置，使A 1F ⊥CD ，如图(2)．(1)求证：DE∥平面A1CB；(2)求证：A1F⊥BE；(3)线段A1B上是否存在点Q，使A1C⊥平面DEQ？请说明理由．思维启迪折叠问题要注意在折叠过程中，哪些量变化了，哪些量没有变化．第(1)问证明线面平行，可以证明DE∥BC；第(2)问证明线线垂直转化为证明线面垂直，即证明A1F⊥平面BCDE；第(3)问取A1B的中点Q，再证明A1C⊥平面DEQ.(1)证明因为D，E分别为AC，AB的中点，所以DE∥BC.又因为DE⊄平面A1CB，BC⊂平面A1CB，所以DE∥平面A1CB.(2)证明由图(1)得AC⊥BC且DE∥BC，所以DE⊥AC.所以DE⊥A1D，DE⊥CD.所以DE⊥平面A1DC.而A1F⊂平面A1DC，所以DE⊥A1F.又因为A1F⊥CD，所以A1F⊥平面BCDE，又BE⊂平面BCDE，所以A1F⊥BE.(3)解线段A1B上存在点Q，使A1C⊥平面DEQ.理由如下：如图，分别取A1C，A1B的中点P，Q，则PQ∥BC.又因为DE∥BC，所以DE∥PQ.所以平面DEQ即为平面DEP.由(2)知，DE⊥平面A1DC，所以DE⊥A1C.又因为P是等腰三角形DA1C底边A1C的中点，所以A1C⊥DP.所以A1C⊥平面DEP.从而A1C⊥平面DEQ.故线段A 1B 上存在点Q ，使得A 1C ⊥平面DEQ .思维升华 (1)解决与折叠有关的问题的关键是搞清折叠前后的变化量和不变量．一般情况下，折线同一侧线段的长度是不变量，而位置关系往往会发生变化，抓住不变量是解决问题的突破口．(2)在解决问题时，要综合考虑折叠前后的图形，既要分析折叠后的图形，也要分析折叠前的图形．如图(1)，已知梯形ABCD 中，AD ∥BC ，∠BAD ＝π2，AB ＝BC ＝2AD ＝4，E ，F 分别是AB ，CD 上的点，EF ∥BC ，AE ＝x .沿EF 将梯形ABCD 翻折，使平面AEFD ⊥平面EBCF (如图(2)所示)，G 是BC 的中点．(1)当x ＝2时，求证：BD ⊥EG ；(2)当x 变化时，求三棱锥D －BCF 的体积f (x )的函数式． (1)证明 作DH ⊥EF ，垂足为H ，连接BH ，GH ，因为平面AEFD ⊥平面EBCF ，交线为EF ，DH ⊂平面AEFD ， 所以DH ⊥平面EBCF ，又EG ⊂平面EBCF ，故EG ⊥DH . 因为EH ＝AD ＝12BC ＝BG ＝2，BE ＝2，EF ∥BC ，∠EBC ＝90°，所以四边形BGHE 为正方形，故EG ⊥BH .又BH ，DH ⊂平面DBH ，且BH ∩DH ＝H ，故EG ⊥平面DBH . 又BD ⊂平面DBH ，故EG ⊥BD .(2)解 因为AE ⊥EF ，平面AEFD ⊥平面EBCF ，交线为EF ，AE ⊂平面AEFD ， 所以AE ⊥平面EBCF .由(1)知，DH ⊥平面EBCF ，故AE ∥DH ，所以四边形AEHD 是矩形，DH ＝AE ，故以B ，F ，C ，D 为顶点的三棱锥D －BCF 的高DH ＝AE ＝x .又S △BCF ＝12BC ·BE ＝12×4×(4－x )＝8－2x ，所以三棱锥D －BCF 的体积f (x )＝13S △BFC ·DH＝13S △BFC ·AE ＝13(8－2x )x ＝－23x 2＋83x (0<x <4)．1．证明线线平行的常用方法(1)利用平行公理，即证明两直线同时和第三条直线平行； (2)利用平行四边形进行转换； (3)利用三角形中位线定理证明；(4)利用线面平行、面面平行的性质定理证明． 2．证明线面平行的常用方法(1)利用线面平行的判定定理，把证明线面平行转化为证线线平行； (2)利用面面平行的性质定理，把证明线面平行转化为证面面平行． 3．证明面面平行的方法证明面面平行，依据判定定理，只要找到一个面内两条相交直线与另一个平面平行即可，从而将证面面平行转化为证线面平行，再转化为证线线平行． 4．证明线线垂直的常用方法(1)利用特殊平面图形的性质，如利用直角三角形、矩形、菱形、等腰三角形等得到线线垂直；(2)利用勾股定理逆定理；(3)利用线面垂直的性质，即要证线线垂直，只需证明一线垂直于另一线所在平面即可． 5．证明线面垂直的常用方法(1)利用线面垂直的判定定理，把线面垂直的判定转化为证明线线垂直； (2)利用面面垂直的性质定理，把证明线面垂直转化为证面面垂直；(3)利用常见结论，如两条平行线中的一条垂直于一个平面，则另一条也垂直于这个平面． 6．证明面面垂直的方法证明面面垂直常用面面垂直的判定定理，即证明一个面过另一个面的一条垂线，将证明面面垂直转化为证明线面垂直，一般先从现有直线中寻找，若图中不存在这样的直线，则借助中点、高线或添加辅助线解决.真题感悟1．(2014·某某)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 B解析方法一若m∥α，n∥α，则m，n可能平行、相交或异面，A错；若m⊥α，n⊂α，则m⊥n，因为直线与平面垂直时，它垂直于平面内任一直线，B正确；若m⊥α，m⊥n，则n∥α或n⊂α，C错；若m∥α，m⊥n，则n与α可能相交，可能平行，也可能n⊂α，D错．方法二如图，在正方体ABCD－A′B′C′D′中，用平面ABCD表示α.A项中，若m为A′B′，n为B′C′，满足m∥α，n∥α，但m与n是相交直线，故A错．B项中，m⊥α，n⊂α，∴m⊥n，这是线面垂直的性质，故B正确．C项中，若m为AA′，n为AB，满足m⊥α，m⊥n，但n⊂α，故C错．D项中，若m为A′B′，n为B′C′，满足m∥α，m⊥n，但n∥α，故D错．2．(2014·某某)如图，△ABC和△BCD所在平面互相垂直，且AB＝BC＝BD＝2，∠ABC＝∠DBC＝120°，E，F，G分别为AC，DC，AD的中点．(1)求证：EF⊥平面BCG；(2)求三棱锥D－BCG的体积．附：锥体的体积公式V ＝13Sh ，其中S 为底面面积，h 为高．(1)证明 由已知得△ABC ≌△DBC ，因此AC ＝DC . 又G 为AD 的中点，所以CG ⊥AD .同理BG ⊥AD ，又BG ∩CG ＝G ，因此AD ⊥平面BGC . 又EF ∥AD ，所以EF ⊥平面BCG .(2)解 在平面ABC 内，作AO ⊥BC ，交CB 的延长线于O . 由平面ABC ⊥平面BCD ，知AO ⊥平面BDC .又G 为AD 中点，因此G 到平面BDC 的距离h 是AO 长度的一半．在△AOB 中，AO ＝AB ·sin 60°＝3，所以V D －BCG ＝V G －BCD ＝13S △DBC ·h＝13×12BD ·BC ·sin 120°·32＝12. 押题精练1.如图，AB 为圆O 的直径，点C 在圆周上(异于点A ，B )，直线P A 垂直于圆O 所在的平面，点M 为线段PB 的中点．有以下四个命题： ①P A ∥平面MOB ； ②MO ∥平面P AC ； ③OC ⊥平面P AC ； ④平面P AC ⊥平面PBC .其中正确的命题是________(填上所有正确命题的序号)． 答案 ②④解析 ①错误，P A ⊂平面MOB ；②正确；③错误，否则，有OC ⊥AC ，这与BC ⊥AC 矛盾；④正确，因为BC ⊥平面P AC .2．如图所示，在正方体ABCD －A 1B 1C 1D 1中，E 是棱DD 1的中点． (1)证明：平面ADC 1B 1⊥平面A 1BE ；(2)在棱C 1D 1上是否存在一点F ，使B 1F ∥平面A 1BE ？并证明你的结论．(1)证明 如图，因为ABCD －A 1B 1C 1D 1为正方体， 所以B 1C 1⊥面ABB 1A 1.因为A1B⊂面ABB1A1，所以B1C1⊥A1B.又因为A1B⊥AB1，B1C1∩AB1＝B1，所以A1B⊥面ADC1B1.因为A1B⊂面A1BE，所以平面ADC1B1⊥平面A1BE.(2)解当点F为C1D1中点时，可使B1F∥平面A1BE.证明如下：取C1D1中点F，连接EF，B1F易知：EF∥C1D，且EF＝12C1D.设AB1∩A1B＝O，连接OE，则B1O∥C1D且B1O＝12C1D，所以EF∥B1O且EF＝B1O，所以四边形B1OEF为平行四边形．所以B1F∥OE.又因为B1F⊄面A1BE，OE⊂面A1BE.所以B1F∥面A1BE.(推荐时间：60分钟)一、选择题1．(2014·某某)若空间中四条两两不同的直线l1，l2，l3，l4，满足l1⊥l2，l2⊥l3，l3⊥l4，则下列结论一定正确的是()A．l1⊥l4B．l1∥l4C．l1与l4既不垂直也不平行D．l1与l4的位置关系不确定答案 D解析如图，在长方体ABCD－A1B1C1D1中，记l1＝DD1，l2＝DC，l3＝DA，若l4＝AA1，满足l1⊥l2，l2⊥l3，l3⊥l4，此时l1∥l4l4＝DC1，也满足条件，可以排除选项B.故选D.2．已知m和n是两条不同的直线，α和β是两个不重合的平面，那么下面给出的条件中一定能推出m⊥β的是()A．α⊥β，且m⊂αB．m∥n，且n⊥βC．α⊥β，且m∥αD．m⊥n，且n∥β答案 B解析根据定理、性质、结论逐个判断．因为α⊥β，m⊂α⇒m，β的位置关系不确定，可能平行、相交、m在β面内，故A错误；由线面垂直的性质定理可知B正确；若α⊥β，m∥α，则m，β的位置关系也不确定，故C错误；若m⊥n，n∥β，则m，β的位置关系也不确定，故D错误．3．ABCD－A1B1C1D1为正方体，下列结论错误的是()A．BD∥平面CB1D1B．A1C⊥BDC．AC1⊥平面CB1D1D．AC1⊥BD1答案 D解析因为ABCD－A1B1C1D1为正方体，所以DD1∥BB1且DD1＝BB1，所以四边形DD1B1B 为平行四边形，所以BD∥B1D1，因为BD⊄面CB1D1，B1D1⊂面CB1D1，所以BD∥平面CB1D1，故A正确；因为AA1⊥面ABCD，BD⊂面ABCD，所以AA1⊥BD，因为ABCD为正方形，所以AC⊥BD，因为AC∩AA1＝A，所以BD⊥面A1ACC1，因为A1C⊂面A1ACC1，所以BD⊥A1C，故B正确．同理可证得B1D1⊥面A1ACC1，因为AC1⊂面A1ACC1，所以B1D1⊥AC1，同理可证CB1⊥AC1，因为B1D1∩CB1＝B1，所以AC1⊥平面CB1D1，故C正确．排除法应选D.4．如图，四边形ABCD中，AD∥BC，AD＝AB，∠BCD＝45°，∠BAD＝90°，将△ADB沿BD折起，使平面ABD⊥平面BCD，构成三棱锥A－BCD.则在三棱锥A－BCD中，下列命题正确的是()A．平面ABD⊥平面ABCB．平面ADC⊥平面BDCC．平面ABC⊥平面BDCD．平面ADC⊥平面ABC答案 D解析∵在四边形ABCD中，AD∥BC，AD＝AB，∠BCD＝45°，∠BAD＝90°，∴BD⊥CD，又平面ABD⊥平面BCD，且平面ABD∩平面BCD＝BD，∴CD⊥平面ABD，则CD⊥AB，又AD⊥AB，AD∩CD＝D，∴AB⊥平面ADC，又AB⊂平面ABC，∴平面ABC⊥平面ADC，故选D.5．直线m，n均不在平面α，β内，给出下列命题：①若m∥n，n∥α，则m∥α；②若m∥β，α∥β，则m∥α；③若m⊥n，n⊥α，则m∥α；④若m⊥β，α⊥β，则m∥α.其中正确命题的个数是()A．1 B．2C．3 D．4答案 D解析对①，根据线面平行的判定定理知，m∥α；对②，如果直线m与平面α相交，则必与β相交，而这与α∥β矛盾，故m∥α；对③，在平面α内取一点A，设过A、m的平面γ与平面α相交于直线b.因为n⊥α，所以n⊥b，又m⊥n，所以m∥b，则m∥α；对④，设α∩β＝l，在α内作m′⊥β，因为m⊥β，所以m∥m′，从而m∥α.故四个命题都正确．6.在正三棱锥S－ABC中，M，N分别是SC，BC的中点，且MN⊥AM，若侧棱SA＝23，则正三棱锥S－ABC外接球的表面积是()A．12π B．32πC．36π D．48π答案 C解析由MN⊥AM且MN是△BSC的中位线得BS⊥AM，又由正三棱锥的性质得BS⊥AC，∴BS⊥面ASC.即正三棱锥S－ABC的三侧棱SA、SB、SC两两垂直，外接球直径为3SA＝6.∴球的表面积S＝4πR2＝4π×32＝36π.选C.二、填空题7．已知两条不同的直线m，n和两个不同的平面α，β，给出下列四个命题：①若m∥α，n∥β，且α∥β，则m∥n；②若m∥α，n⊥β，且α⊥β，则m∥n；③若m⊥α，n∥β，且α∥β，则m⊥n；④若m⊥α，n⊥β，且α⊥β，则m⊥n.其中正确的个数为_________________．答案 2解析①中m，n可能异面或相交，故不正确；②因为m∥α，n⊥β，且α⊥β成立时，m，n 两直线的关系可能是相交、平行、异面，故不正确；③因为m⊥α，α∥β可得出m⊥β，再由n∥β可得出m⊥n，故正确；④分别垂直于两个垂直平面的两条直线一定垂直，正确．故③④正确．8．下列四个正方体图形中，A，B为正方体的两个顶点，M，N，P分别为其所在棱的中点，能得出AB∥平面MNP的图形的序号是________(写出所有符合要求的图形序号)．答案①③解析对于①，注意到该正方体的面中过直线AB的侧面与平面MNP平行，因此直线AB 平行于平面MNP；对于②，注意到直线AB和过点A的一个与平面MNP平行的平面相交，因此直线AB与平面MNP相交；对于③，注意到此时直线AB与平面MNP内的一条直线MP平行，且直线AB位于平面MNP外，因此直线AB与平面MNP平行；对于④，易知此时AB与平面MNP相交．综上所述，能得出直线AB平行于平面MNP的图形的序号是①③.9.如图，在三棱柱ABC－A1B1C1中，侧棱AA1⊥底面ABC，底面是以∠ABC为直角的等腰直角三角形，AC＝2a，BB1＝3a，D是A1C1的中点，点F在线段AA1上，当AF＝________时，CF⊥平面B1DF.答案a或2a解析由题意易知，B1D⊥平面ACC1A1，所以B1D⊥CF.要使CF⊥平面B1DF，只需CF⊥DF即可．令CF⊥DF，设AF＝x，则A1F＝3a－x.易知Rt△CAF∽Rt△F A1D，得AC A 1F ＝AF A 1D ， 即2a x ＝3a －x a， 整理得x 2－3ax ＋2a 2＝0，解得x ＝a 或x ＝2a .10．如图，在长方形ABCD 中，AB ＝2，BC ＝1，E 为DC 的中点，F 为线段EC (不含端点)上一动点．现将△AFD 沿AF 折起，使平面ABD ⊥平面ABC .在平面ABD 内过点D 作DK ⊥AB ，K 为垂足．设AK ＝t ，则t 的取值X 围是________．答案 ⎝⎛⎭⎫12，1解析 破解此题可采用两个极端位置法，即对于F 位于DC 的中点时，t ＝1，随着F 点到C 点时，∵CB ⊥AB ，CB ⊥DK ，∴CB ⊥平面ADB ，即有CB ⊥BD ，对于CD ＝2，BC ＝1，∴BD ＝3，又AD ＝1，AB ＝2，因此有AD ⊥BD ，则有t ＝12， 因此t 的取值X 围是⎝⎛⎭⎫12，1.三、解答题11．如图所示，在直三棱柱ABC －A 1B 1C 1中，AC ＝3，BC ＝4，AB ＝5，AA 1＝4，点D 是AB 的中点，(1)求证：AC ⊥BC 1；(2)求证：AC 1∥平面CDB 1.证明 (1)直三棱柱ABC －A 1B 1C 1中，底面三边长AC ＝3，BC ＝4，AB ＝5， ∴AB 2＝AC 2＋BC 2，∴AC ⊥BC .CC 1⊥平面ABC ，AC ⊂平面ABC ，∴AC ⊥CC 1，又BC ∩CC 1＝C ，∴AC ⊥平面BCC 1B 1，BC 1⊂平面BCC 1B 1，∴AC ⊥BC 1.(2)设CB 1与C 1B 的交点为E ，连接DE ，∵D 是AB 的中点，E 是C 1B 的中点，∴DE ∥AC 1，∵DE ⊂平面CDB 1，AC 1⊄平面CDB 1，∴AC 1∥平面CDB 1.12．如图所示，三棱柱ABC －A 1B 1C 1中，AA 1⊥平面ABC ，D ，E 分别为A 1B 1，AA 1的中点，点F 在棱AB 上，且AF ＝14AB . (1)求证：EF ∥平面BC 1D ；(2)在棱AC 上是否存在一个点G ，使得平面EFG 将三棱柱分割成的两部分体积之比为1∶15，若存在，指出点G 的位置；若不存在，请说明理由．(1)证明 取AB 的中点M ，连接A 1M .因为AF ＝14AB ，所以F 为AM 的中点． 又E 为AA 1的中点，所以EF ∥A 1M .在三棱柱ABC －A 1B 1C 1中，D ，M 分别是A 1B 1，AB 的中点， 所以A 1D ∥BM ，A 1D ＝BM ，所以四边形A 1DBM 为平行四边形，所以A 1M ∥BD .所以EF ∥BD .因为BD ⊂平面BC 1D ，EF ⊄平面BC 1D ，所以EF ∥平面BC 1D . (2)解 设AC 上存在一点G ，使得平面EFG 将三棱柱分割成两部分的体积之比为1∶15，如图所示．则V E －AFG ∶VABC －A 1B 1C 1＝1∶16，所以V E －AFGVABC －A 1B 1C 1＝13×12AF ·AG sin ∠GAF ·AE 12×AB ·AC sin ∠CAB ·AA 1＝13×14×12×AG AC ＝124×AG AC ， 由题意，124×AG AC ＝116，解得AG AC ＝2416＝32. 所以AG ＝32AC >AC ，所以符合要求的点G 不存在． 13.如图，在平行四边形ABCD 中，AB ＝2BC ＝4，∠ABC ＝120°，E ，M 分别为AB ，DE 的中点，将△ADE 沿直线DE 翻折成△A ′DE ，F 为A ′C 的中点，A ′C ＝4.(1)求证：平面A ′DE ⊥平面BCD ；(2)求证：FB ∥平面A ′DE .证明 (1)由题意，得△A ′DE 是△ADE 沿DE 翻折而成的， ∴△A ′DE ≌△ADE .∵∠ABC ＝120°，四边形ABCD 是平行四边形，∴∠A ＝60°.又∵AD ＝AE ＝2，∴△A ′DE 和△ADE 都是等边三角形．如图，连接A ′M ，MC ，∵M 是DE 的中点，∴A ′M ⊥DE ，A ′M ＝ 3.在△DMC 中，MC 2＝DC 2＋DM 2－2DC ·DM cos 60°＝42＋12－2×4×1×cos 60°，∴MC ＝13.在△A′MC中，A′M2＋MC2＝(3)2＋(13)2＝42＝A′C2. ∴△A′MC是直角三角形，∴A′M⊥MC.又∵A′M⊥DE，MC∩DE＝M，∴A′M⊥平面BCD.又∵A′M⊂平面A′DE，∴平面A′DE⊥平面BCD.(2)取DC的中点N，连接FN，NB.∵A′C＝DC＝4，F，N分别是A′C，DC的中点，∴FN∥A′D.又∵N，E分别是平行四边形ABCD的边DC，AB的中点，∴BN∥DE.又∵A′D∩DE＝D，FN∩NB＝N，∴平面A′DE∥平面FNB.∵FB⊂平面FNB，∴FB∥平面A′DE.。
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则m，n可能平行、相交或异面，A错； 若 m⊥α ， n⊂α ，则 m⊥n ，因为直线与平面垂直时， 它垂直于平面内任一直线，B正确；
若m⊥α，m⊥n，则n∥α或n⊂α，C错；
若m∥α，m⊥n，则n与α可能相交，可能平行，也 可能n⊂α，D错.
1
2
真题感悟
方法二
如图，在正方体ABCD－
A′B′C′D′中，用平面ABCD表示α. A项中，若m为A′B′，n为B′C′， 满足m∥α，n∥α，
2 2 8 ＝－ x ＋ x(0<x<4). 3 3
本讲规律总结
1.证明线线平行的常用方法 (1) 利用平行公理，即证明两直线同时和第三条直
线平行；
(2)利用平行四边形进行转换；
(3)利用三角形中位线定理证明；
(4)利用线面平行、面面平行的性质定理证明.
2.证明线面平行的常用方法
(1)利用线面平行的判定定理，把证明线面平行转化为证
解析
A：应该是b∥α或b⊂α；
B：如果是墙角出发的三个面就不符合题意；
C：α∩β＝m，若a∥m时，满足a∥α，a∥β，但是 α∥β不正确，所以选D.
答案 D
(2)平面α∥平面β的一个充分条件是(
)
A.存在一条直线a，a∥α，a∥β
B.存在一条直线a，a⊂α，a∥β
C.存在两条平行直线a，b，a⊂α，b⊂β，a∥β，b∥α
(1)PA⊥底面ABCD；
思维启迪
利用平面PAD⊥底面ABCD的性质，得线面垂直；
证明
因为平面PAD⊥底面ABCD，
且PA垂直于这两个平面的交线AD， 所以PA⊥底面ABCD.
(2)BE∥平面PAD；
证明
思维启迪
BE∥AD易证；
因为AB∥CD，CD＝2AB，E为CD的中点，
所以AB∥DE，且AB＝DE.
则PQ∥BC.
又因为DE∥BC，所以DE∥PQ.
所以平面DEQ即为平面DEP.
由(2)知，DE⊥平面A1DC，
所以DE⊥A1C.
又因为P是等腰三角形DA1C底边A1C的中点，
所以A1C⊥DP.所以A1C⊥平面DEP.
从而A1C⊥平面DEQ.
故线段A1B上存在点Q，使得A1C⊥平面DEQ.
(1)解决与折叠有关的问题的关键是搞清折叠前后
热点一
空间线面位置关系的判定
例1
(1)设a，b表示直线，α，β，γ表示不同的平面，
)
思维启迪
则下列命题中正确的是( A.若a⊥α且a⊥b，则b∥α
B.若γ⊥α且γ⊥β，则α∥β
C.若a∥α且a∥β，则α∥β
判断空间线面关系的基本
思路：利用定理或结论；借
D.若γ∥α且γ∥β，则α∥β
助实物模型作出肯定或否定.
所以CD⊥平面PAD.
所以CD⊥PD.
因为E和F分别是CD和PC的中点， 所以PD∥EF.所以CD⊥EF. 所以CD⊥平面BEF.
又CD⊂平面PCD，
所以平面BEF⊥平面PCD.
垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见
类型.
(1)证明线面、面面平行，需转化为证明线线平行.
思 维 (3)证明线线垂直，需转化为证明线面垂直. 升 (4)证明面面垂直，需转化为证明线面垂直，进而转 华
由(1)知，DH⊥平面EBCF，故AE∥DH，
所以四边形AEHD是矩形，DH＝AE，
故以B，F，C，D为顶点的三棱锥D－BCF的高
DH＝AE＝x.
1 1 又 S△BCF＝ BC· BE＝ ×4×(4－x)＝8－2x， 2 2
1 所以三棱锥 D－BCF 的体积 f(x)＝ S△BFC· DH 3 1 1 ＝ S△BFC· AE＝ (8－2x)x 3 3
所以四边形ABED为平行四边形.
所以BE∥AD.
又因为BE⊄平面PAD，AD⊂平面PAD，
所以BE∥平面PAD.
(3)平面BEF⊥平面PCD.
证明
思维启迪 EF是△CPD的中位线.
因为AB⊥AD，而且ABED为平行四边形.
所以BE⊥CD，AD⊥CD， 由(1)知PA⊥底面ABCD.
所以PA⊥CD.
个命题： ①若α⊥β，m∥α，则m⊥β ②若m⊥α，n⊥α，则m∥n
③若m⊥α，m⊥n，则n∥α ④若n⊥α，n⊥β，则β∥α
其中真命题的序号为( )
A.①③
ห้องสมุดไป่ตู้
B.②③
C.①④ D.②④
解析
①若α⊥β， m∥α，则m与 β可以是直线与平
面的所有关系，所以①错误；
②若m⊥α，n⊥α，则m∥n，所以②正确；
的变化量和不变量 . 一般情况下，折线同一侧线
段的长度是不变量，而位置关系往往会发生变化，
思 维 (2)在解决问题时，要综合考虑折叠前后的图形， 升 华 既要分析折叠后的图形，也要分析折叠前的图形
抓住不变量是解决问题的突破口.
.
变式训练3
如图(1)，已知梯形ABCD中，AD∥BC，∠BAD＝ π ， 2 AB ＝ BC ＝ 2AD ＝ 4 ， E ， F 分别是 AB ， CD 上的点， EF∥BC ， AE ＝ x. 沿 EF 将 梯 形 ABCD 翻 折 ， 使 平 面 AEFD⊥平面EBCF(如图(2)所示)，G是BC的中点.
线线平行；
(2)利用面面平行的性质定理，把证明线面平行转化为证
面面平行.
3.证明面面平行的方法
证明面面平行，依据判定定理，只要找到一个面内两条
相交直线与另一个平面平行即可，从而将证面面平行转
化为证线面平行，再转化为证线线平行.
4.证明线线垂直的常用方法 (1) 利用特殊平面图形的性质，如利用直角三角形、矩
真题感悟 押题精练
1
2
真题感悟
1.(2014· 辽宁 )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∥n )
B.若m⊥α，n⊂α，则m⊥n
C.若m⊥α，m⊥n，则n∥α
D.若m∥α，m⊥n，则n⊥α
1
2
真题感悟
解析 方法一
若m∥α，n∥α，
D.存在两条异面直线a，b，a⊂α，b⊂β，a∥β，b∥α
解析
若 α∩β ＝ l ， a∥l ， a⊄α ， a⊄β ，则 a∥α ，
a∥β，故排除A.
若α∩β＝l，a⊂α，a∥l，则a∥β，故排除B.
若 α∩β ＝ l ， a⊂α ， a∥l ， b⊂β ， b∥l ， 则 a∥β ，
b∥α，故排除C.故选D.
专题五 立体几何
第 2讲
空间中的平行与垂直
主干知识梳理
热点分类突破
真题与押题
1.以选择、填空题的形式考查，主要利用平面的
基本性质及线线、线面和面面的判定与性质定
理对命题的真假进行判断，属基础题.
考 情 面面平行和垂直关系交汇综合命题，且多以棱 解 柱、棱锥、棱台或其简单组合体为载体进行考 读
2.以解答题的形式考查，主要是对线线、线面与
但m与n是相交直线，故A错.
B项中，m⊥α，n⊂α，
∴m⊥n，这是线面垂直的性质，故B正确.
1
2
真题感悟
C项中，若m为AA′，n为AB， 满足m⊥α，m⊥n，但n⊂α，故C错.
形、菱形、等腰三角形等得到线线垂直；
(2)利用勾股定理逆定理；
(3) 利用线面垂直的性质，即要证线线垂直，只需证明
一线垂直于另一线所在平面即可.
5.证明线面垂直的常用方法
(1) 利用线面垂直的判定定理，把线面垂直的判定转化
为证明线线垂直； (2) 利用面面垂直的性质定理，把证明线面垂直转化为
证面面垂直；
③若m⊥α，m⊥n，则n∥α或n⊂α，所以③错误；
④若n⊥α，n⊥β，则β∥α，所以④正确. 故选D. 答案 D
热点二
平行、垂直关系的证明
例2 如图，在四棱锥P－ABCD中，
AB∥CD，AB⊥AD，CD＝2AB，平 面PAD⊥底面ABCD，PA⊥AD，E和
F分别是CD和PC的中点，求证：
(1)PA⊥底面ABCD；
线面垂直的
性质定理
a⊥ α ⇒a∥b b⊥ α
2.面面平行与垂直的判定定理、性质定理
面面垂直的
a⊥ α ⇒α⊥β a⊂ β
α⊥β α∩β＝c
判定定理
面面垂直的
性质定理
a⊂ α a⊥ c
⇒ a ⊥ β
面面平行的
判定定理
⇒ α∥ β a∥α，b∥α
例3
如图(1)，在Rt△ABC中，∠C＝90°，D，E
分别为AC，AB的中点，点F为线段CD上的一点，
将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置，使A1F⊥CD，
如图(2).
(1)求证：DE∥平面A1CB；
思维启迪
折叠问题要注意在折叠过程中，哪些量变化了，哪些
量没有变化.第(1)问证明线面平行，可以证明DE∥BC；
所以DE⊥A1F.又因为A1F⊥CD，
所以A1F⊥平面BCDE，又BE⊂平面BCDE， 所以A1F⊥BE.
(3) 线段 A1B 上是否存在点 Q ，使 A1C⊥ 平面 DEQ ？
请说明理由.
思维启迪 第(3)问取A1B的中点Q，再证明A1C⊥平面DEQ.
解 线段A1B上存在点Q，使A1C⊥平面
DEQ.理由如下： 如图，分别取A1C，A1B的中点P，Q，
答案 D
解决空间点、线、面位置关系的组合判断题，主
要是根据平面的基本性质、空间位置关系的各种
情况，以及空间线面垂直、平行关系的判定定理
思 和性质定理进行判断，必要时可以利用正方体、 维 升 长方体、棱锥等几何模型辅助判断，同时要注意 华