立体几何讲义线面平行垂直面面垂直
线面平行、线面垂直、面面平行、面面垂直的性质定理-武威第三中学-邵志光
推论:三个两两垂直的平面的交线两两垂直。
定理4:如果两个平面互相垂直,那么一个平面的垂线与另一个平面平行。(判定定理推论1的逆定理)
推论:如果两个平面互相垂直,那么分别垂直于这两个平面的两条垂线也互相垂直。(判定定理推论2的逆定理)
线面平行判定及其性质
1、直线与平面平行的判定定理:
定理1: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。
定理2:平面外一条直线与此平面的垂线垂直,则这条直线与此平面平行。
2、判断直线与平面平行的方法:
(1)利用定义:证明直线与平面无公共点;
(2)利用判定定理:从直线与直线平行得到直线与平面平行;
(3)利用面面平行的性质:两个平面平行,则一个平面内的直线必平行于另一个平面。
注:线面平行通常采用构造平行四边形来求证。
3、直线与平面平行的性质定理:
定理1:一条直线和一个平面平行,则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行。
定理2:一条直线与一个平面平行,则该直线垂直于此平面的垂线。
线面垂直判定及其性质
(3)利用面面平行的性质:两个平面平行,则一个平面内的直线必平行于另一个平面。
注:线面平行通常采用构造平行四边形来求证。
3、直线与平面平行的性质定理:
定理1:一条直线和一个平面平行,则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行。
定理2:一条直线与一个平面平行,则该直线垂直于此平面的垂线。
线面垂直判定及其性质
定理3:如果一个平面内有两条相交直线分别与另一个平面内的两条相交直线平行,那么这两个平面平行。
2、面面平行的性质定理:
定理1:两个平面平行,在一个平面内的任意一条直线平行于另外一个平面。
立体几何常考定理的总结(八大定理)
lmβααba立体几何的八大定理一、线面平行的判定定理:线线平行⇒线面平行文字语言:如果平面外.的一条直线与平面内.的一条直线平行,则这条直线与平面平行. 符号语言://a b a b αα⊄⎫⎪⊂⎬⎪⎭⇒//a α关键点:在平面内找一条与平面外的直线平行的线...................... 二、线面平行的性质定理:线面平行⇒线线平行文字语言: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. 符号语言://l l m αβαβ⎫⎪⊂⎬⎪⋂=⎭⇒//l m关键点:需要借助一个经过已知直线的平面,接着找交线。
.......................... 三、面面平行的判定定理:线面平行⇒ 面面平行文字语言: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. 符号语言://a b a b A a b αααβββ⊂⎫⎪⊂⎪⎪=⇒⎬⎪⎪⎪⎭∥∥ 关键点:在要证明面面平行的其中一个面内找两条相交直线和另一面线面平行。
................................... 四、面面平行的性质定理: 面面平行⇒线线平行、面面平行⇒线面平行 文字语言:如果两个平行平面同时..和第三..个.平面相交..,那么所得的两条交线..平行. 符号语言:////a a b b αβαγβγ⎫⎪⋂=⇒⎬⎪⋂=⎭关键点:找第三个平面与已知平面都相.................交,则交线平行.......文字语言:如果两个平面平行,那么其中一个平面内的任意..一条直线平行于另一个平面.符号语言://,//a a αβαβ⊂⇒ 关键:只要是其中一个平面内的直线就行..................nmAαaBA l βαaβα五、线面垂直的判定定理:线线垂直⇒线面垂直文字语言:如果一条直线和一个平面内.的两.条相交..直线垂直..,那么这条直线垂直于这个平面. 符号语言:,a ma n a m n A m n ααα⊥⎫⎪⊥⎪⇒⊥⎬⋂=⎪⎪⊂⊂⎭关键点:在平面内找两条相交直线与所要证的直线垂直........................ 六、线面垂直的性质定理:线面垂直⇒线线垂直文字语言:若一条直线垂直于一个平面,则这条直线垂直平面内的任意..一条直线. 符号语言:l l a a αα⊥⎫⇒⊥⎬⊂⎭关键点:往往线面垂直中的线线垂直需要用这个定理推出......................... 七、平面与平面垂直的判定定理:线面垂直⇒面面垂直文字语言: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. (如果一条直线垂直于一个平面,并且有另一个平面经过这条直线,那么这两个平面垂直)符号表示:a a ααββ⊥⎫⇒⊥⎬⊂⎭关键点:....在需要证明的两个平面中找线面垂直................八、平面与平面垂直的性质定理:面面垂直⇒线面垂直文字语言:如果两个平面互相垂直,那么在一个平面内垂直..于它们的交线..的直线垂直于另一个平面.符号语言:l AB AB AB lαβαββα⊥⎫⎪=⎪⇒⊥⎬⊂⎪⎪⊥⎭关键点:先找交线,再在其中一个面内找与交线垂直的线。
专题20立体几何中的平行与垂直问题(解析版)
专题20 立体几何中的平行与垂直问题一、题型选讲题型一、线面平行与垂直知识点拨: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、(2019南通、泰州、扬州一调)如图,在四棱锥PABCD中,M, N分别为棱PA, PD的中点.已知侧面PAD丄底面ABCD,底面ABCD是矩形,DA=DP.求证:(1)MN〃平面PBC;MD丄平面PAB.【证明】(1)在四棱锥P-ABCD中,M, N分别为棱PA, PD的中点,所以MN〃AD.(2分)又底面ABCD是矩形,所以BC〃AD.所以MN〃BC.(4分)又BC U平面PBC,MN Q平面PBC,所以MN〃平面PBC. (6分)(2)因为底面ABCD是矩形,所以AB丄AD.又侧面PAD丄底面ABCD,侧面PAD n底面ABCD=AD, AB U底面ABCD,所以AB丄侧面PAD.(8分)又MD U侧面PAD,所以AB丄MD.(10分)因为DA=DP,又M为AP的中点,从而MD丄PA. (12分)又PA,AB在平面PAB内,PA n AB=A,所以MD丄平面PAB.(14分)例2、(2019扬州期末)如图所示,在三棱柱ABCA1B1C1中,四边形AA1B1B为矩形,平面AA1B1B丄平面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:BB]丄AC.规范解答(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 Q平面ABC, AC U平面ABC,所以EF〃平面ABC.(8分)(2)因为四边形AA1B1B为矩形,所以BB1丄AB.因为平面AA1B1B丄平面ABC,且平面AA1B1B n平面ABC=AB, BB1U平面AA1B1B, 所以BB1丄平面ABC.(12分)因为AC U平面ABC,所以BB1丄AC.(14分)例3、(2019南京、盐城二模)如图,在三棱柱ABCA1B1C1中,AB=AC, A1C丄BC], AB]丄BC1,D, E 分别是AB1和BC的中点.求证:(1)DE〃平面ACC1A1;(2)AE丄平面BCC1B1.A _________ c,规范解答⑴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)在厶BA1C中,D和E分别是BA1和BC的中点,所以DE〃A]C.又因为DE G平面ACC1A1,A1C U平面ACC1A1,所以DE〃平面ACC1A1.(6分)(2)由(1)知DE〃A]C,因为A1C丄BC” 所以BC]丄DE.(8 分)又因为BC]丄AB1,AB1H DE=D,AB1,DE U平面ADE,所以BC1丄平面ADE.又因为AE U平在ADE,所以AE丄BC1.(10分)在厶ABC中,AB=AC,E是BC的中点,所以AE丄BC.(12分)因为AE丄BC1,AE丄BC,BC1H BC=B,BC1,BC U平面BCC1B1,所以AE丄平面BCC1B1. (14 分)例4、(2019苏锡常镇调研)如图,三棱锥DABC中,已知AC丄BC,AC丄DC,BC=DC,E,F 分别为BD,CD 的中点.求证:(1)EF〃平面ABC;(2)BD丄平面ACE.所以EF 〃平面ABC.(6分)(2)因为AC丄BC,AC丄DC,BC H DC = C,BC,DC U平面BCD所以AC丄平面BCD,(8分)因为BD U平面BCD,所以AC丄BD,(10分)因为DC=BC,E为BD的中点,所以CE丄BD,(12分)因为AC n CE = C, AC,CE U平面ACE,所以BD丄平面ACE.(14分)例5、(2019苏州三市、苏北四市二调)如图,在直三棱柱ABCA1B1C1中,侧面BCC1B1为正方形,A1B1 丄B1C1•设A1C与AC1交于点D, B1C与BC1交于点E.求证:(1) DE〃平面ABB1A1;(2) BC]丄平面A1B1C.规范解答(1)因为三棱柱ABCA1B1C1为直三棱柱,所以侧面ACC1A1为平行四边形.又A1C 与AC1 交于点D,所以D为AC]的中点,同理,E为BC]的中点•所以DE〃AB.(3分)又AB U平面ABB]A], DE G平面ABB]A], 所以DE〃平面ABB]A].(6分)(2)因为三棱柱ABCA]B]C]为直三棱柱,所以BB]丄平面A]B]C]. 又因为A]B]U平面A]B]C],所以BB]丄A]B i.(8分)又A]B]丄B]C], BB], B]C] U 平面BCC]B], BB]n B]C1=B1,所以A]B]丄平面BCC]B].(10 分)又因为BC]U平面BCC]B1,所以A]B丄BC].(12分)又因为侧面BCC]B1为正方形,所以BC]丄BQ.又A1B1n B1C=B1,A1B1,B1C U平面A1B1C, 所以BC1丄平面A1B1C.(14分)例6、(2017苏北四市一模)如图,在正三棱柱ABCA1B1C1中,已知D, E分别为BC, B1C1的中点,点F 在棱CC1上,且EF丄CD.求证:(1)直线A1E〃平面ADC1;⑴证法1连结ED,因为D, E分别为BC, B1C1的中点,所以B&/BD且B1E=BD, 所以四边形BBDE是平行四边形,(2分)所以BB/DE且BB1=DE. 又BB]〃AA]且BB]=AA], 所以AA/DE且AA1=DE, 所以四边形AA]ED是平行四边形,所以A]E〃AD.(4分)又因为AE G平面ADC, AD U平面ADC,所以直线AE〃平面ADC.(7分)1 1 1畀 ------ 1B证法2连结ED,连结A1C, EC分别交AC” DC1于点M, N,连结MM,则因为D, E分别为BC,B1C1的中点,所以C1E^CD且C、E=CD,所以四边形C1EDC是平行四边形,所以N是CE的中点.(2分)因为A1ACC1为平行四边形,所以M是A1C的中点,(4分)所以MN//A\E.又因为A]E G平面ADC,MN U平面ADC,,所以直线Af〃平面ADC、.(7分)(2)在正三棱柱ABCA1B1C1中,BB]丄平面ABC.又AD U平面ABC,所以AD丄BB、.又A ABC是正三角形,且D为BC的中点,所以AD丄BC.(9分)又BB,,BC U 平面BBCC,,BB1A BC=B,所以AD丄平面B,BCC,,又EF U平面BBCC,所以AD丄EF.(11分)又EF丄CD,CD,AD U平面ADC,,C,D A AD=D,所以直线EF丄平面ADC,.(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。
立体几何中的平行与垂直
立体几何中的平行与垂直1线面平行(1)定义直线与平面无交点.(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.(3)性质定理一条直线与一个平面平行,如果过该直线的平面与此平面相交,那么该直线与交线平行.2 面面平行(1)定义α∩β=∅⟹α|| β.(2)判定定理如果一个平面内的两条相交直线都平行于另一个平面,那么两个平面互相平行.(3)面面平行的性质(1) a⊂αα||β}⇒a||β (面面平行⇒线面平行)(2)α || βα∩γ=aβ∩ γ=b}⇒ a || b (面面平行⇒线线平行)(3) 夹在两个平行平面间的平行线段相等.3 线面垂直(1)定义若一条直线垂直于平面内的任意一条直线,则这条直线垂直于平面.符号表述:若任意a⊂α都有l⊥a,则 l⊥α.(2)判定定理如果一条直线与一个平面内的两条相交直线垂直,那么该直线与此平面垂直.(3)性质定理垂直同一平面的两直线平行4 面面垂直(1) 定义若二面角α−l−β的平面角为90∘,则 α⊥β;(2) 判定定理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.(3) 性质定理两个平面垂直,如果一个平面内有一直线垂直于这两个平面的交线,那么这条直线与另一个平面垂直.【例1】如图,三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧棱AA1⊥底面A1B1C1,底面三角形A1B1C1是正三角形,E是BC中点,则下列叙述正确的是()A.CC1与B1E是异面直线 B.AC⊥平面ABB1A1C.AE,B1C1为异面直线,且AE⊥B1C1 D.A1C1∥平面AB1E练习.1.如图是一几何体的平面展开图,其中四边形ABCD为正方形,△PDC,△PBC,△PAB,△PDA为全等的等边三角形,E、F分别为PA、PD的中点,在此几何体中,下列结论中错误的为()A.直线BE与直线CF共面 B.直线BE与直线AF是异面直线C.平面BCE⊥平面PAD D.面PAD与面PBC的交线与BC平行【例2】如图1,在△ABC中,∠ABC=90°,D为AC中点,AE⊥BD于E,延长AE交BC于F.将△ABD沿BD折起,得到三棱锥A1﹣BCD,如图2所示.(Ⅰ)若M是A1C的中点,求证:DM∥平面A1EF;(Ⅱ)若平面A1BD⊥平面BCD,试判断直线A1B与直线CD能否垂直?并说明理由.练习 2.如图,四边形ABCD为矩形,AD⊥平面ABE,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE (Ⅰ)求证:AE⊥BE(Ⅱ)设M在线段AB上,且满足AM=2MB,试在线段CE上确定一点N,使得MN∥平面DAE.【例3】.如图,已知菱形AECD的对角线AC,DE交于点F,点E为的AB中点.将三角形ADE 沿线段DE折起到PDE的位置,如图2所示.(Ⅰ)求证:DE⊥平面PCF;(Ⅱ)证明:平面PBC⊥平面PCF;(Ⅲ)在线段PD,BC上是否分别存在点M,N,使得平面CFM∥平面PEN?若存在,请指出点M,N的位置,并证明;若不存在,请说明理由.练习3 .如图,直角三角形ABC中,A=60°,沿斜边AC上的高BD,将△ABD折起到△PBD的位置,点E在线段CD上.(1)求证:PE⊥BD;(2)过点D作DM⊥BC交BC于点M,点N为PB中点,若PE∥平面DMN,的值.求DEDC立体几何中的平行与垂直1线面平行(1)定义直线与平面无交点.(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.(3)性质定理一条直线与一个平面平行,如果过该直线的平面与此平面相交,那么该直线与交线平行.2 面面平行(1)定义α∩β=∅⟹α|| β.(2)判定定理如果一个平面内的两条相交直线都平行于另一个平面,那么两个平面互相平行.(3)面面平行的性质(1) a⊂αα||β}⇒a||β (面面平行⇒线面平行)(2)α || βα∩γ=aβ∩ γ=b}⇒ a || b (面面平行⇒线线平行)(3) 夹在两个平行平面间的平行线段相等.3 线面垂直(1)定义若一条直线垂直于平面内的任意一条直线,则这条直线垂直于平面.符号表述:若任意a⊂α都有l⊥a,则 l⊥α.(2)判定定理如果一条直线与一个平面内的两条相交直线垂直,那么该直线与此平面垂直.(3)性质定理垂直同一平面的两直线平行4 面面垂直(1) 定义若二面角α−l−β的平面角为90∘,则 α⊥β;(2) 判定定理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.(3) 性质定理两个平面垂直,如果一个平面内有一直线垂直于这两个平面的交线,那么这条直线与另一个平面垂直.【例1】如图,三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧棱AA1⊥底面A1B1C1,底面三角形A1B1C1是正三角形,E是BC中点,则下列叙述正确的是()A.CC1与B1E是异面直线 B.AC⊥平面ABB1A1C.AE,B1C1为异面直线,且AE⊥B1C1 D.A1C1∥平面AB1E解析 A不正确,因为CC1与B1E在同一个侧面中,故不是异面直线;B不正确,由题意知,上底面ABC是一个正三角形,故不可能存在AC⊥平面ABB1A1;C正确,因为AE,B1C1为在两个平行平面中且不平行的两条直线,故它们是异面直线;D不正确,因为A1C1所在的平面与平面AB1E相交,且A1C1与交线有公共点,故A1C1∥平面AB1E 不正确;故选:C.练习.1.如图是一几何体的平面展开图,其中四边形ABCD为正方形,△PDC,△PBC,△PAB,△PDA为全等的等边三角形,E、F分别为PA、PD的中点,在此几何体中,下列结论中错误的为()A.直线BE与直线CF共面 B.直线BE与直线AF是异面直线C.平面BCE⊥平面PAD D.面PAD与面PBC的交线与BC平行答案 C解析画出几何体的图形,如图,由题意可知,A,直线BE与直线CF共面,正确,因为E,F是PA与PD的中点,可知EF∥AD,所以EF∥BC,直线BE与直线CF是共面直线;B,直线BE与直线AF异面;满足异面直线的定义,正确.C,因为△PAB是等腰三角形,BE与PA的关系不能确定,所以平面BCE⊥平面PAD,不正确.D,∵AD∥BC,∴AD∥平面PBC,∴面PAD与面PBC的交线与BC平行,正确.故选:C.【例2】如图1,在△ABC中,∠ABC=90°,D为AC中点,AE⊥BD于E,延长AE交BC于F.将△ABD沿BD折起,得到三棱锥A1﹣BCD,如图2所示.(Ⅰ)若M是A1C的中点,求证:DM∥平面A1EF;(Ⅱ)若平面A1BD⊥平面BCD,试判断直线A1B与直线CD能否垂直?并说明理由.证明:(Ⅰ)取FC中点N.在图1中,由D,N分别为AC,FC中点,所以DN∥EF.在图2中,由M,N分别为A1C,FC中点,所以MN∥A1F,所以平面DMN∥平面A1EF,(5分)所以DM∥平面A1EF.解:(Ⅱ)直线A1B与直线CD不可能垂直.因为平面A1BD⊥平面BCD,EF⊂平面BCD,EF⊥BD,所以EF⊥平面A1BD,(8分)所以A1B⊥EF.假设有A1B⊥CD,注意到CD与EF是平面BCD内的两条相交直线,则有A1B⊥平面BCD.(1)(10分)又因为平面A1BD⊥平面BCD,A1E⊂平面A1BD,A1E⊥BD,所以A1E⊥平面BCD.(2)而(1),(2)同时成立,这显然与“过一点和已知平面垂直的直线只有一条”相矛盾,所以直线A1B与直线CD不可能垂直.练习 2.如图,四边形ABCD为矩形,AD⊥平面ABE,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE (Ⅰ)求证:AE⊥BE(Ⅱ)设M在线段AB上,且满足AM=2MB,试在线段CE上确定一点N,使得MN∥平面DAE.证明:(Ⅰ)∵AD⊥平面ABE,AD∥BC,∴BC⊥平面ABE,∵AE⊂平面ABE,∴AE⊥BC,又∵BF⊥平面ACE,AE⊂平面ACE,∴AE⊥BF,∵BC∩BF=B,∴AE⊥平面BCE,又BE⊂平面BCE,∴AE⊥BE.(6分)解:(Ⅱ)在三角形ABE中过M点作MG∥AE交BE于G点,CE,在三角形BEC中过G点作GN∥BC交EC于N点,连MN,则由比例关系得CN=13∵MG∥AE MG⊄平面ADE,AE⊂平面ADE,∴MG∥平面ADE,同理,GN∥平面ADE,∴平面MGN∥平面ADE,又MN⊂平面MGN,∴MN∥平面ADE,∴N点为线段CE上靠近C点的一个三等分点.(12分)【例3】.如图,已知菱形AECD的对角线AC,DE交于点F,点E为的AB中点.将三角形ADE 沿线段DE折起到PDE的位置,如图2所示.(Ⅰ)求证:DE ⊥平面PCF ;(Ⅱ)证明:平面PBC ⊥平面PCF ;(Ⅲ)在线段PD ,BC 上是否分别存在点M ,N ,使得平面CFM ∥平面PEN ?若存在,请指出点M ,N 的位置,并证明;若不存在,请说明理由.【解答】证明:(Ⅰ)折叠前,因为四边形AECD 为菱形,所以AC ⊥DE ;所以折叠后,DE ⊥PF ,DE ⊥CF ,又PF∩CF=F,PF ,CF ⊂平面PCF ,所以DE ⊥平面PCF(Ⅱ)因为四边形AECD 为菱形,所以DC ∥AE ,DC=AE .又点E 为AB 的中点,所以DC ∥EB ,DC=EB .所以四边形DEBC 为平行四边形.所以CB ∥DE .又由(Ⅰ)得,DE ⊥平面PCF ,所以CB ⊥平面PCF .因为CB ⊂平面PBC ,所以平面PBC ⊥平面PCF .解:(Ⅲ)存在满足条件的点M ,N ,且M ,N 分别是PD 和BC 的中点.如图,分别取PD 和BC 的中点M ,N .连接EN ,PN ,MF ,CM .因为四边形DEBC 为平行四边形,所以EF ∥CN ,EF =12BC =CN .所以四边形ENCF 为平行四边形.所以FC ∥EN .在△PDE 中,M ,F 分别为PD ,DE 中点,所以MF ∥PE .又EN ,PE ⊂平面PEN ,PE∩EN=E,MF ,CF ⊂平面CFM ,所以平面CFM ∥平面PEN .练习3 .如图,直角三角形ABC 中,A=60°,沿斜边AC 上的高BD ,将△ABD 折起到△PBD 的位置,点E 在线段CD 上.(1)求证:PE ⊥BD ;(2)过点D 作DM ⊥BC 交BC 于点M ,点N 为PB 中点,若PE ∥平面DMN ,求DE DC 的值.解析 (1)∵BD 是AC 边上的高,∴BD ⊥CD ,BD ⊥PD ,又PD∩CD=D,∴BD ⊥平面PCD ,又PE ⊂平面PCD 中,∴BD ⊥PE ,即PE ⊥BD ;(2)如图所示,连接BE ,交DM 与点F ,∵PE ∥平面DMN ,∴PE ∥NF ,又点N 为PB 中点,∴点F 为BE 的中点;∴DF=12BE=EF ;又∠BCD=90°﹣60°=30°,∴△DEF 是等边三角形,设DE=a ,则BD=√3a ,DC=√3BD=3a ;∴DE DC =a 3a =13.。
高中数学立体几何之线线垂直、线面垂直、面面垂直(公开课)(共16张PPT)
∵ OM是Rt△AOC斜边AC上的中线,∴ OM=
2 ∴ 由余弦定理可得:cos∠OEM= 4
1 AC=1, 2
【例2】四面体ABCD中,点O,E分别是BD,BC的中
A
点,CA=CB=CD=BD=2,AB=AD= 2 .
(3)求点E到平面ACD的距离.
(3)设点E到平面ACD的距离为h.∵ VE-ACD=VA-CDE
D1
A1
1 1
B1
C1
D
2
C
E B
A
例题讲解
实战演练
作业布置
【例1】如图,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AD=AA1=1,AB=2,
点E是AB的中点. (1)求三棱锥D1-DCE的体积. 1 解:V= 3 · h·S△ECD
D1
A1
1
B1 D
2
C1
1 1 = 3· D1D · 2 S△ECD
∴ AE⊥A1D,
又∵ AD1∩AE=A,
D1 A1 D A
B1
C1
∴ A1D⊥平面AD1E,
D1E⊂平面AD1E,
C
E
B
∴ D1E⊥A1D.
例题讲解
实战演练
作业布置
【例2】如图,四面体ABCD中,点O,E分别
是BD,BC的中点,CA=CB=CD=BD=2,
AB=AD= 2 (1)求证:AO⊥平面BCD. (2)求异面直线AB与CD所成角的余弦值. (3)求点E到平面ACD的距离.
A M O
(2)求异面直线AB与CD所成角的余弦值. 解: (2)取AC的中点M,连接OM,ME,OE,
∵点O,E分别是BD,BC的中点
∴ OE
D E
高中数学知识点总结(第八章 立体几何 第五节 直线、平面垂直的判定与性质)
第五节 直线、平面垂直的判定与性质一、基础知识1.直线与平面垂直 (1)直线和平面垂直的定义:直线l 与平面α内的任意一条直线都垂直, 就说直线l 与平面α互相垂直.(2)直线与平面垂直的判定定理及性质定理:文字语言 图形语言符号语言判定定理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⎭⎪⎬⎪⎫a ,b ⊂αa ∩b =Ol ⊥a l ⊥b⇒l ⊥α 性质定理 垂直于同一个平面的两条直线平行⎭⎪⎬⎪⎫a ⊥αb ⊥α⇒a ∥b⎣⎢⎡⎦⎥⎤❶如果一条直线与平面内再多(即无数条)的直线垂直,但这些直线不相交就不能说明这条直线与此平面垂直. 2.平面与平面垂直的判定定理与性质定理文字语言 图形语言符号语言判定定理一个平面过另一个平面的垂线❷,则这两个平面垂直⎭⎪⎬⎪⎫l ⊂βl ⊥α⇒α⊥β 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⎭⎪⎬⎪⎫α⊥βl ⊂βα∩β=a l ⊥a ⇒l ⊥α[❷要求一平面只需过另一平面的垂线.]二、常用结论直线与平面垂直的五个结论(1)若一条直线垂直于一个平面,则这条直线垂直于这个平面内的任意直线.(2)若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.(3)垂直于同一条直线的两个平面平行.(4)一条直线垂直于两平行平面中的一个,则这一条直线与另一个平面也垂直.(5)两个相交平面同时垂直于第三个平面,它们的交线也垂直于第三个平面.考点一直线与平面垂直的判定与性质[典例]如图,在四棱锥PABCD中,P A⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,P A=AB=BC,E是PC的中点.求证:(1)CD⊥AE;(2)PD⊥平面ABE.[证明](1)在四棱锥PABCD中,∵P A⊥底面ABCD,CD⊂底面ABCD,∴P A⊥CD,又∵AC⊥CD,且P A∩AC=A,∴CD⊥平面P AC.∵AE⊂平面P AC,∴CD⊥AE.(2)由P A=AB=BC,∠ABC=60°,可得AC=P A.∵E是PC的中点,∴AE⊥PC.由(1)知AE⊥CD,且PC∩CD=C,∴AE⊥平面PCD.∵PD⊂平面PCD,∴AE⊥PD.∵P A⊥底面ABCD,AB⊂底面ABCD,∴P A⊥AB.又∵AB⊥AD,且P A∩AD=A,∴AB⊥平面P AD,∵PD⊂平面P AD,∴AB⊥PD.又∵AB∩AE=A,∴PD⊥平面ABE.[解题技法]证明线面垂直的4种方法(1)线面垂直的判定定理:l ⊥a ,l ⊥b ,a ⊂α,b ⊂α,a ∩b =P ⇒l ⊥α. (2)面面垂直的性质定理:α⊥β,α∩β=l ,a ⊂α,a ⊥l ⇒a ⊥β. (3)性质:①a ∥b ,b ⊥α⇒a ⊥α,②α∥β,a ⊥β⇒a ⊥α. (4)α⊥γ,β⊥γ,α∩β=l ⇒l ⊥γ.(客观题可用) [口诀归纳]线面垂直的关键,定义来证最常见, 判定定理也常用,它的意义要记清. 平面之内两直线,两线相交于一点, 面外还有一直线,垂直两线是条件. [题组训练]1.(2019·安徽知名示范高中联考)如图,在直三棱柱ABC A 1B 1C 1中,AB =BC =BB 1,AB 1∩A 1B =E ,D 为AC 上的点,B 1C ∥平面A 1BD .(1)求证:BD ⊥平面A 1ACC 1;(2)若AB =1,且AC ·AD =1,求三棱锥A BCB 1的体积. 解: (1)证明:如图,连接ED ,∵平面AB 1C ∩平面A 1BD =ED ,B 1C ∥平面A 1BD , ∴B 1C ∥ED , ∵E 为AB 1的中点, ∴D 为AC 的中点, ∵AB =BC ,∴BD ⊥AC .∵A 1A ⊥平面ABC ,BD ⊂平面ABC ,∴A 1A ⊥BD . 又∵A 1A ,AC 是平面A 1ACC 1内的两条相交直线, ∴BD ⊥平面A 1ACC 1.(2)由AB =1,得BC =BB 1=1,由(1)知AD =12AC ,又AC ·AD =1,∴AC 2=2,∴AC 2=2=AB 2+BC 2,∴AB ⊥BC , ∴S △ABC =12AB ·BC =12,∴V A BCB 1=V B 1ABC =13S △ABC ·BB 1=13×12×1=16.2.如图,S是Rt△ABC所在平面外一点,且SA=SB=SC,D为斜边AC的中点.(1)求证:SD⊥平面ABC;(2)若AB=BC,求证:BD⊥平面SAC.证明:(1)如图所示,取AB的中点E,连接SE,DE,在Rt△ABC中,D,E分别为AC,AB的中点.∴DE∥BC,∴DE⊥AB,∵SA=SB,∴SE⊥AB.又SE∩DE=E,∴AB⊥平面SDE.又SD⊂平面SDE,∴AB⊥SD.在△SAC中,∵SA=SC,D为AC的中点,∴SD⊥AC.又AC∩AB=A,∴SD⊥平面ABC.(2)∵AB=BC,∴BD⊥AC,由(1)可知,SD⊥平面ABC,又BD⊂平面ABC,∴SD⊥BD,又SD∩AC=D,∴BD⊥平面SAC.考点二面面垂直的判定与性质[典例](2018·江苏高考)在平行六面体ABCDA1B1C1D1中,AA1=AB,AB1⊥B1C1.求证:(1)AB∥平面A1B1C;(2)平面ABB1A1⊥平面A1BC.[证明](1)在平行六面体ABCDA1B1C1D1中,AB∥A1B1.因为AB⊄平面A1B1C,A1B1⊂平面A1B1C,所以AB∥平面A1B1C.(2)在平行六面体ABCDA1B1C1D1中,四边形ABB1A1为平行四边形.又因为AA1=AB,所以四边形ABB1A1为菱形,因此AB1⊥A1B.因为AB1⊥B1C1,BC∥B1C1,所以AB1⊥BC.因为A1B∩BC=B,A1B⊂平面A1BC,BC⊂平面A1BC,所以AB1⊥平面A1BC.因为AB1⊂平面ABB1A1,所以平面ABB1A1⊥平面A1BC.[解题技法] 证明面面垂直的2种方法 定义法利用面面垂直的定义,即判定两平面所成的二面角为直二面角,将证明面面垂直问题转化为证明平面角为直角的问题定理法 利用面面垂直的判定定理,即证明其中一个平面经过另一个平面的一条垂线,把问题转化成证明线线垂直加以解决[题组训练]1.(2019·武汉调研)如图,三棱锥P ABC 中,底面ABC 是边长为2的正三角形,P A ⊥PC ,PB =2.求证:平面P AC ⊥平面ABC .证明:取AC 的中点O ,连接BO ,PO . 因为△ABC 是边长为2的正三角形, 所以BO ⊥AC ,BO = 3.因为P A ⊥PC ,所以PO =12AC =1.因为PB =2,所以OP 2+OB 2=PB 2,所以PO ⊥OB . 因为AC ∩OP =O , 所以BO ⊥平面P AC . 又OB ⊂平面ABC , 所以平面P AC ⊥平面ABC .2.(2018·安徽淮北一中模拟)如图,四棱锥P ABCD 的底面是矩形,P A ⊥平面ABCD ,E ,F 分别是AB ,PD 的中点,且P A =AD .求证:(1)AF ∥平面PEC ; (2)平面PEC ⊥平面PCD .证明:(1)取PC 的中点G ,连接FG ,EG , ∵F 为PD 的中点,G 为PC 的中点, ∴FG 为△CDP 的中位线, ∴FG ∥CD ,FG =12CD .∵四边形ABCD 为矩形,E 为AB 的中点, ∴AE ∥CD ,AE =12CD .∴FG =AE ,FG ∥AE , ∴四边形AEGF 是平行四边形,∴AF ∥EG ,又EG ⊂平面PEC ,AF ⊄平面PEC ,∴AF∥平面PEC.(2)∵P A=AD,F为PD中点,∴AF⊥PD,∵P A⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,∴P A⊥CD,又∵CD⊥AD,AD∩P A=A,∴CD⊥平面P AD,∵AF⊂平面P AD,∴CD⊥AF.又PD∩CD=D,∴AF⊥平面PCD.由(1)知EG∥AF,∴EG⊥平面PCD,又EG⊂平面PEC,∴平面PEC⊥平面PCD.[课时跟踪检测]A级1.设a,b是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则能得出a⊥b的是() A.a⊥α,b∥β,α⊥βB.a⊥α,b⊥β,α∥βC.a⊂α,b⊥β,α∥βD.a⊂α,b∥β,α⊥β解析:选C对于C项,由α∥β,a⊂α可得a∥β,又b⊥β,得a⊥b,故选C.2.(2019·湘东五校联考)已知直线m,l,平面α,β,且m⊥α,l⊂β,给出下列命题:①若α∥β,则m⊥l;②若α⊥β,则m∥l;③若m⊥l,则α⊥β;④若m∥l,则α⊥β.其中正确的命题是()A.①④B.③④C.①②D.①③解析:选A对于①,若α∥β,m⊥α,l⊂β,则m⊥l,故①正确,排除B.对于④,若m∥l,m⊥α,则l⊥α,又l⊂β,所以α⊥β.故④正确.故选A.3.已知P A垂直于以AB为直径的圆所在的平面,C为圆上异于A,B两点的任一点,则下列关系不正确的是()A.P A⊥BC B.BC⊥平面P ACC.AC⊥PB D.PC⊥BC解析:选C由P A⊥平面ACB⇒P A⊥BC,故A不符合题意;由BC⊥P A,BC⊥AC,P A∩AC=A,可得BC⊥平面P AC,所以BC⊥PC,故B、D不符合题意;AC⊥PB显然不成立,故C符合题意.4.如图,在四面体ABCD中,已知AB⊥AC,BD⊥AC,那么点D在平面ABC内的射影H必在()A.直线AB上B.直线BC上C.直线AC上D.△ABC内部解析:选A因为AB⊥AC,BD⊥AC,AB∩BD=B,所以AC⊥平央ABD,又AC⊂平面ABC,所以平面ABC⊥平面ABD,所以点D在平面ABC内的射影H必在直线AB上.5.如图,在正四面体PABC中,D,E,F分别是AB,BC,CA的中点,则下面四个结论不成立的是()A.BC∥平面PDFB.DF⊥平面P AEC.平面PDF⊥平面P AED.平面PDE⊥平面ABC解析:选D因为BC∥DF,DF⊂平面PDF,BC⊄平面PDF,所以BC∥平面PDF,故选项A正确.在正四面体中,AE⊥BC,PE⊥BC,AE∩PE=E,所以BC⊥平面P AE,又DF∥BC,则DF⊥平面P AE,从而平面PDF⊥平面P AE.因此选项B、C均正确.6.如图,已知∠BAC=90°,PC⊥平面ABC,则在△ABC,△P AC的边所在的直线中,与PC垂直的直线有________个;与AP垂直的直线有________个.解析:∵PC⊥平面ABC,∴PC垂直于直线AB,BC,AC.∵AB⊥AC,AB⊥PC,AC∩PC=C,∴AB⊥平面P AC,又∵AP⊂平面P AC,∴AB⊥AP,与AP垂直的直线是AB.答案:317.设α和β为不重合的两个平面,给出下列命题:①若α内的两条相交直线分别平行于β内的两条直线,则α∥β;②若α外的一条直线l与α内的一条直线平行,则l∥α;③设α∩β=l,若α内有一条直线垂直于l,则α⊥β;④直线l⊥α的充要条件是l与α内的两条直线垂直.其中所有的真命题的序号是________.解析:①正确;②正确;满足③的α与β不一定垂直,所以③错误;直线l⊥α的充要条件是l与α内的两条相交直线垂直,所以④错误.故所有的真命题的序号是①②.答案:①②8.在直三棱柱ABCA1B1C1中,平面α与棱AB,AC,A1C1,A1B1分别交于点E,F,G,H,且直线AA1∥平面α.有下列三个命题:①四边形EFGH是平行四边形;②平面α∥平面BCC1B1;③平面α⊥平面BCFE.其中正确命题的序号是________.解析:如图所示,因为AA1∥平面α,平面α∩平面AA1B1B=EH,所以AA1∥EH.同理AA1∥GF,所以EH∥GF,又ABCA1B1C1是直三棱柱,易知EH=GF=AA1,所以四边形EFGH是平行四边形,故①正确;若平面α∥平面BB1C1C,由平面α∩平面A1B1C1=GH,平面BCC1B1∩平面A1B1C1=B1C1,知GH∥B1C1,而GH∥B1C1不一定成立,故②错误;由AA1⊥平面BCFE,结合AA1∥EH知EH⊥平面BCFE,又EH⊂平面α,所以平面α⊥平面BCFE,故③正确.答案:①③9.(2019·太原模拟)如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,P A=PD=AD=2,点M在线段PC上,且PM=2MC,N为AD的中点.(1)求证:AD⊥平面PNB;(2)若平面P AD⊥平面ABCD,求三棱锥PNBM的体积.解:(1)证明:连接BD.∵P A=PD,N为AD的中点,∴PN⊥AD.又底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,∴△ABD为等边三角形,∴BN⊥AD,又PN∩BN=N,∴AD⊥平面PNB.(2)∵P A=PD=AD=2,∴PN=NB= 3.又平面P AD⊥平面ABCD,平面P AD∩平面ABCD=AD,PN⊥AD,∴PN⊥平面ABCD,∴PN⊥NB,∴S△PNB=12×3×3=32.∵AD⊥平面PNB,AD∥BC,∴BC ⊥平面PNB .又PM =2MC , ∴V P NBM =V M PNB =23V C PNB =23×13×32×2=23.10.如图,在直三棱柱ABC A 1B 1C 1中,D ,E 分别为AB ,BC 的中点,点F 在侧棱B 1B 上,且B 1D ⊥A 1F ,A 1C 1⊥A 1B 1.求证:(1)直线DE ∥平面A 1C 1F ; (2)平面B 1DE ⊥平面A 1C 1F .证明:(1)在直三棱柱ABC A 1B 1C 1中,AC ∥A 1C 1, 在△ABC 中,因为D ,E 分别为AB ,BC 的中点. 所以DE ∥AC ,于是DE ∥A 1C 1,又因为DE ⊄平面A 1C 1F ,A 1C 1⊂平面A 1C 1F , 所以直线DE ∥平面A 1C 1F .(2)在直三棱柱ABC A 1B 1C 1中,AA 1⊥平面A 1B 1C 1, 因为A 1C 1⊂平面A 1B 1C 1,所以AA 1⊥A 1C 1,又因为A 1C 1⊥A 1B 1,A 1B 1∩AA 1=A 1,AA 1⊂平面ABB 1A 1,A 1B 1⊂平面ABB 1A 1, 所以A 1C 1⊥平面ABB 1A 1, 因为B 1D ⊂平面ABB 1A 1, 所以A 1C 1⊥B 1D ,又因为B 1D ⊥A 1F ,A 1C 1∩A 1F =A 1,A 1C 1⊂平面A 1C 1F ,A 1F ⊂平面A 1C 1F , 所以B 1D ⊥平面A 1C 1F , 因为直线B 1D ⊂平面B 1DE , 所以平面B 1DE ⊥平面A 1C 1F .B 级1.(2018·全国卷Ⅱ)如图,在三棱锥P ABC 中,AB =BC =22,P A =PB =PC =AC =4,O 为AC 的中点.(1)证明:PO ⊥平面ABC ;(2)若点M 在棱BC 上,且MC =2MB ,求点C 到平面POM 的距离. 解:(1)证明:因为P A =PC =AC =4,O 为AC 的中点, 所以PO ⊥AC ,且PO =2 3. 连接OB , 因为AB =BC =22AC , 所以△ABC 为等腰直角三角形,且OB ⊥AC ,OB =12AC =2.所以PO 2+OB 2=PB 2,所以PO ⊥OB . 又因为AC ∩OB =O ,所以PO ⊥平面ABC . (2)作CH ⊥OM ,垂足为H , 又由(1)可得OP ⊥CH , 所以CH ⊥平面POM .故CH 的长为点C 到平面POM 的距离.由题设可知OC =12AC =2,CM =23BC =423,∠ACB =45°,所以OM =253,CH =OC ·MC ·sin ∠ACB OM =455.所以点C 到平面POM 的距离为455.2.(2019·河南中原名校质量考评)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 ,F 分别是CD ,PC 的中点.求证:(1)BE ∥平面P AD ; (2)平面BEF ⊥平面PCD .证明:(1)∵AB ∥CD ,CD =2AB ,E 是CD 的中点, ∴AB ∥DE 且AB =DE , ∴四边形ABED 为平行四边形,∴AD ∥BE ,又BE ⊄平面P AD ,AD ⊂平面P AD , ∴BE ∥平面P AD .(2)∵AB ⊥AD ,∴四边形ABED 为矩形, ∴BE ⊥CD ,AD ⊥CD ,∵平面P AD ⊥底面ABCD ,平面P AD ∩底面ABCD =AD ,P A ⊥AD , ∴P A ⊥底面ABCD , ∴P A ⊥CD ,又P A ∩AD =A , ∴CD ⊥平面P AD ,∴CD ⊥PD , ∵E ,F 分别是CD ,PC 的中点, ∴PD ∥EF ,∴CD ⊥EF ,又EF ∩BE =E , ∴CD ⊥平面BEF ,∵CD ⊂平面PCD ,∴平面BEF ⊥平面PCD .。
高三立体几何复习讲义线线、线面、面面关系.docx
线线、线面、面面关系知识要点:一、平面:平面及其表示方法;平面的基本性质。
1、平面用平行四边形表示,常用表示方法:①一个大写字母,②一个小写希腊字母,③三个或者三个以上的字母;2、三个公理;三个推论:二、线线关系1、两条直线的关系:①从面的角度,分为共面和不共面;②从交点的角度,分为相交,平行和异面。
公理4:平行于同一直线的两条直线相互平行。
推论:如果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、异面直线(1)异面直线定义:不同在任何一个平面内的两条直线。
(2)异面直线画法:(3)异面直线证法:反证法,即证明两直线既不平行也不相交。
(4)求异面直线所成的角异面直线所成的角是指过空间任意一点。
分别作两条异面直线的平行线,所得的两条相交直线所成的锐角(或直角)。
它的取值范围为〔0,号。
辨析:异面直线所成的角的取值范围是;向量所成的角的取值范围是[0,&]。
所以,用向量方法求异面直线所成的角时,如果得出的是钝角,还要修正为锐角。
异面直线所成的角求法:①几何法:通过直线搬动,具体搬动一条直线还是两条都搬动,要看实际情况。
②代数法:采用向量运算。
三、线面关系直线与平面的位置关系是:直线在平面内、平行和相交。
1>直线在平面内:山公理1判断;2、直线与平面平行:判断一条直线与平面平行的方法:①定义:直线与平面没有公共点;②在平面上找到一条直线与该直线平行定理:一条直线与平面平行,经过这条直线作一个平面与已知平面相交,那么交线与这条直线平行。
3、直线与平面相交(1)直线与平面的垂直:①定义:直线与平面内所有直线都垂直。
②定理:直线与平面内两条相交直线垂直,那么直线垂直于平面。
(2)直线与平面的交角,分以下两种情况:①直线和平面所成的角:直线与它在平面内的射影所成的锐角。
②直线与平面平行或在平面内,记为0°;直线与平面垂直,记为90°。
四、面面关系:平行和相交1、两个面平行判断方法:①定义:两个平面没有交点;②定理:一个面上有两条相交直线与另一个面平行,则这两个平面互相平行。
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。
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)
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)
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
立体几何篇(线面平行、面面平行,线面垂直、面面垂直)
点线面的位置关系一(线面平行和面面平行)线面平行:1、判定定理:(1)平面外的一条直线与平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行(线线平行,则线面平行);方法:平行四边形法则+中位线法则(2)直线所在的一个平面与此平面平行,则该直线与此平面平行(面面平行,则线面平行);2、性质定理一条直线与一个平面平行,则过这条直线的任一平面和此平面的交线与该直线平行(线面平行,则线线平行);面面平行:1、判定定理:一个平面内的两条相交直线都与另一个平面平行,则这两个平面平行(线面平行,则面面平行);2、性质定理(1)两个平面平行,其中一个平面内的任何一条直线都与另一个平面平行;(2)两个平面平行,同时与第三个平面相交,则交线平行。
例题选讲:1、如图,矩形ABCD和梯形BEFC所在平面互相垂直,BE∥CF,∠BCF=∠CEF=90°(1)求证:AE∥平面DCF;3、(全国卷)如图,直三棱柱111C B A ABC 中,E D ,分别是1,BB AB 的中点。
(1)证明:1BC //平面CD A 13.如图,在侧棱垂直底面的四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AD ∥BC ,E 是DD 1的中点,F 是平面B 1C 1E 与直线AA 1的交点.(1)证明:①EF ∥A 1D 1;线面垂直:3、判定定理:(3)一条直线与一个平面内的两条直交直线垂直,则这条直线垂直于这个面(线线垂直,则线面垂直);(4)两平面垂直,在其中一个平面内,垂直于交线的直线,则垂直于另一个平面(面面垂直,则线面垂直);方法:主动垂直+被动垂直4、性质定理(1)直线垂直于平面,则垂直于平面内的任意一条直线;(2)垂直于同一平面的两条直线平行;面面垂直:4、判定定理:如果一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直(线面垂直,则面面垂直);5、性质定理若二平面垂直,那么在一个平面内垂直于它们的交线的直线垂直于另一个平面。
例题选讲:1、如图,在四棱锥P-ABCD中,AB∥CD,AB⊥AD,CD=2AB,平面P AD⊥平面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.2、(全国卷)如图,三棱柱111C B A ABC -中,侧棱垂直底面ο90=∠ACB ,121AA BC AC ==,D 是侧棱1AA 的中点。
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立体几何讲义(线面平行-垂直-面面垂直)
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ﻩ
D
C
A
B
B 1
A 1
C 1
立体几何讲义------线面平行,垂直,面面垂直
立体几何高考考点: 选择题:三视图 选择填空:球类题型 大题
(1)线面平行、面面平行
线面垂直、面面垂直 【运用基本定理】 (2)异面直线的夹角 线面角
面面角(二面角) 【几何法、直角坐标系法】
(3)锥体体积 【找到一个好算的高,运用公式】 点面距离 【等体积法】
线面平行
1、如图所示,边长为4的正方形 与正三角形 所在平面互相垂直,M、Q分别是PC ,AD 的中点.求证:PA ∥面BDM
2、如图,在直三棱柱A BC-A1B1C 1中, D 为AC 的中点,求证:;平面D BC AB 11//
3、如图,正三棱柱111C B A ABC 的底面边长是2,侧棱长是\r(3),D 是A C的中点.求证://1C B 平面BD A 1. A
B
C A
B C D
4、如图,在四棱锥P﹣ABCD中,ABCD是平行四边形,M,N分别是AB,PC的中点,求证:MN∥平面PAD.
5、如图,PA垂直于矩形ABCD所在的平面,AD=PA=2,CD=2,E、F分别是AB、PD的中点.求证:AF∥平面PCE;
6、(2012·辽宁)如图,直三棱柱ABC-A′B′C′,∠B
AC=90°,AB=AC=错误!未定义书签。
,AA′=1,点M、N分别为A′B
和B′C′的中点.
证明:MN∥平面A′ACC′;
-中,
7、【2015高考山东】如图,三棱台DEF ABC
,的中点.
=,,分别为AC BC
AB DE G H
2
BD平面FGH;
(Ⅰ)求证://
1.下列条件中,能判断两个平面平行的是( )
A.一个平面内的一条直线平行于另一个平面; B .一个平面内的两条直线平行于另一个平面 C.一个平面内有无数条直线平行于另一个平面 D.一个平面内任何一条直线都平行于另一个平面
2、已知直线a 与直线b 垂直,a 平行于平面α,则b 与α的位置关系是( ) A.b ∥α B.b
α
C .b 与α相交 D.以上都有可能
3. 直线,a b c ,及平面αβ,,使//a b 成立的条件是( )
A.//,a b αα⊂ B .//,//a b αα C .//,//a c b c D.//,a b ααβ= 4.若直线m 不平行于平面α,且m ⊄α,则下列结论成立的是( )
A.α内的所有直线与m 异面 B.α内不存在与m 平行的直线 C.α内存在唯一的直线与m 平行 D .α内的直线与m 都相交 5.下列命题中,假命题的个数是( )
① 一条直线平行于一个平面,这条直线就和这个平面内的任何直线不相交;② 过平面外一点有且只有一条直线和这个平面平行;③ 过直线外一点有且只有一个平面和这条直线平行;④ 平行于同一条直线的两条直线和同一平面平行;⑤ a和b异面,则经过b 存在唯一一个平面与α平行
A.4 ﻩ B .3 C.2 ﻩﻩﻩD .1
6、已知两个不重合的平面α,β,给定以下条件: ①α内不共线的三点到β的距离相等;
②l,m 是α内的两条直线,且l∥β,m ∥β;
③l,m 是两条异面直线,且l ∥α,l ∥β,m ∥α,m ∥β; 其中可以判定α∥β的是( )
A . ① B. ② C. ①③ D. ③
线面垂直
1、如图,棱长为1的正方体A BCD-A 1B 1C 1D1中,
(1) 求证:AC ⊥平面B 1D1DB;
2、三棱锥P ABC -中,PC ⊥平面,3,.,2
ABC PC ACB D E π
=∠=
分别为线段
,AB BC 上的点,且2,2 2.CD DE CE EB ====
(1)证明:DE ⊥平面PCD
3、如图,P 为ABC ∆所在平面外一点,P A┴面BA C,<90,ABC ∠=AE ┴PB 于E ,A F┴PC 于F,
求证:(1)B C┴面PAB ,(2)A E┴面PBC,(3)P C┴面AEF 。
D C B
A
C D B
A
A
C
B
P
E
F
4、如图,在四棱锥P ABCD -中,PA ⊥底面ABCD ,60AB AD AC CD ABC ⊥⊥∠=,,°,PA AB BC ==,E 是PC 的中点.(Ⅰ)证明PD ⊥平面ABE ;
1、设α,β,γ为不同的平面,m ,n ,l 为不同的直线,则m⊥β的一个充分条件是 ( )
A.α⊥β,α∩β=l,m ⊥l
B.α∩γ=m,α⊥γ,β⊥γ
C .α⊥γ,β⊥γ, m ⊥α D.n ⊥α,n⊥β, m ⊥α
2、设n m ,是不同的直线,α、β、γ是不同的平面,有以下四个命题
①
γβγαβα//////⇒⎭⎬⎫;②βαβα⊥⇒⎭⎬⎫⊥m m //;③βαβα⊥⇒⎭⎬⎫⊥//m m ;④αα////m n n m ⇒⎭
⎬⎫
⊂;
其中正确的命题是( )
A .①④;
B .②③; ﻩC.①③; D .②④;
3、已知直线m 、n ,平面α、β,给出下列命题:
①若,m n αβ⊥⊥,且m n ⊥,则αβ⊥ ②若//,//m n αβ,且//m n ,则//αβ ③若,//m n αβ⊥,且m n ⊥,则αβ⊥ ④若,//m n αβ⊥,且//m n ,则//αβ 其中正确的命题是
A .①③
B .②④
C .③④
D .①
4、已知α、β是平面,m、n 是直线,则下命题不正确的是( ).
A.若m ∥n , m ⊥α, 则n ⊥α ﻩ B. 若,m ⊥α, m⊥β, 则α∥β C.若m ⊥α, m ∥n , n ⊂β, 则α⊥β D. .若m ∥α, α ∩β=n 则m ∥n
A
B
C
D
P
P
E
B
面面垂直
1.如图,四棱锥P ABCD -中,侧面PCD 为正三角形,且与底面ABCD 垂直,已知底面ABCD 菱形,60ADC ∠=︒,M 为PB 的中点,求证:
(1)PA CD ⊥;
(2)面CDM ⊥面PAB 。
2、【2015高考新课标1,文18】(本小题满分12分)如图四边形ABCD 为菱形,G 为AC 与BD 交点,BE ABCD ⊥平面, (Ⅰ)证明:平面平面; 3、(2012天津文数).(本小题满分13分)
如图,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是矩形,AD ⊥P D,BC=1,PC=2,PD=CD=2.
(II)证明平面PDC ⊥平面A BCD; AEC ⊥BED 3P D A
B C M
提高练习
1、三棱柱111ABC A B C -中,1CC ⊥平面ABC ,ABC ∆是边长为2的等边三角形,D 为AB 边中点,且12CC AB =.
⑴求证:平面1C CD ⊥平面ABC ; ⑵求证:1AC ∥平面1CDB ; ⑶求三棱锥1D CBB -的体积.
(2010年高考山东卷文科20)(本小题满分12分)
在如图所示的几何体中,四边形ABCD 是正方形,MA ⊥平面ABCD ,//PD MA ,E 、G 、F 分别为MB 、PB 、PC 的中点,且2AD PD MA ==. (I)求证:平面EFG ⊥平面PDC ;
(II )求三棱锥P MAB -与四棱锥P ABCD -的体积 之比. C 1
B 1
A 1
D C
B
A
3、如图,已知矩形ABC D中,AB=10,BC =6,将矩形沿对角线B D把△A BD 折起,使A 移到1A 点,且1A 在平面BCD 上的射影O 恰好在CD 上. (Ⅰ)求证:1BC A D ⊥;
(Ⅱ)求证:平面1A BC ⊥平面1A BD ; (Ⅲ)求三棱锥1A BCD -的体积。