立体几何中线面平行垂直性质判定_立体几何平行的判定

2020-02-29 其他范文下载本文

立体几何中线面平行垂直性质判定由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“立体几何平行的判定”。

2012考前集训高频考点立体几何考纲解读

必须掌握空间中线面平行、垂直的有关性质与判定定理

判定定理

1.如果平面外一条直线和这个平面内的一条直线平行，则这条直线与这个平面平行.即若a,b,a//b,则a//.2.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，即若a,b,abp,a//,b//,则//.3.如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直，那么该直线与此平面垂直.即若m,n,mnB,lm,ln,则l.4.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，即若l,l,则.性质定理

1.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，即若a//,a,b,则a//b.2.两平行平面与同一个平面相交，那么两条交线平行，即若α∥β,α∩γ=a,β∩γ=b,则a//b

3.垂直于同一平面的两直线平行，即若a,b,则a//b

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垂直于另一个平面，即若，a,l,la,则l.必须掌握常见几何体的表面积及体积公式：

V柱体Sh(S为底面积,h为柱体高)

V锥体V台体

V球体1Sh(S为底面积,h为柱体高)31(S'S'SS)h(S',S分别为上,下底面积,h为台体高)34R3(R为球体半径)

31.在如图所示的几何体中，四边形ABCD为平行四边形，∠ ACB=90，ＥＡ⊥平面ＡＢＣＤ，EF∥ＡＢ，ＦＧ∥ＢＣ，ＥＧ∥ＡＣ.ＡＢ=２ＥＦ.若Ｍ是线段ＡＤ的中点，求证：ＧＭ∥平面ＡＢＦＥ;

【解析】连结AF,因为EF∥ＡＢ，ＦＧ∥ＢＣ，EF∩ＦＧ=F,所以平面EFG∥平面ABCD,又易证

EFG∽ABC, 所以

FGEF111,即FGBC,即FGAD,又M为

AD BCAB222-1-的中点,所以AM1AD,又因为ＦＧ∥ＢＣ∥ＡD，所以ＦＧ∥ＡM,所以四边形AMGF是平行四边形,故

2GM∥FA,又因为ＧＭ平面ＡＢＦＥ,FA平面ＡＢＦＥ,所以ＧＭ∥平面ＡＢＦＥ.2．如图，在直三棱柱ABC－A1B1C1中，∠BAC=90°，AB=AC=AA1=1，延长A1C1至点P，使C1P＝A1C1，连接AP交棱CC1于D．求证：PB1∥平面BDA1；

本小题主要考查直三棱柱的性质、线面关系、二面角等基本知识，并考查空间想象能力和逻辑推理能力，考查应用向量知识解决问题的能力．

解：连结AB1与BA1交于点O，连结OD，∵C1D∥平面AA1，A1C1∥AP，∴AD=PD，又AO=B1O，∴OD∥PB1，又OD面BDA1，PB1面BDA1，∴PB1∥平面BDA1．

3.如图，四棱锥P－ABCD中，PA⊥底面ABCD，AB⊥AD，点E在线段AD上，CE∥AB。

（Ⅰ）求证：CE⊥平面PAD；

（Ⅱ）若PA＝AB＝1，AD＝3，CD2，∠CDA＝45°，求四棱锥P－ABCD的体积

分析：本小题主要考查直线与直线、直线与平面的位置关系，几何体的体积等基础知识；考查空间想象能

力，推理论证能力，运算求解能力；考查数形结合思想，化归与转化思想，满分12分

（I）证明：因为PA平面ABCD，CE平面ABCD，所以PACE.，因为ABAD,CE//AB,所以CEAD.又PAADA,所以CE平面PAD。

（II）由（I）可知CEAD，在RtECD中，DE=CDcos451,CECDsin451,又因为ABCE1,AB//CE，所以四边形ABCE为矩形，所以S四边形ABCDS矩形ADCESECDABAE

又PA平面ABCD，PA=1，所以V四边形PABCDP115CEDE1211.2221155S四边形ABCDPA1.3326

4.如图，在四棱锥PABCD中，平面PAD⊥平面ABCD，AB=AD，∠BAD=60°，E、F分别是AP、AD的中点

求证：（1）直线EF//平面PCD；

（2）平面BEF⊥平面

PAD.-2-

(第16题图)

答案：（1）因为E、F分别是AP、AD的中点，EFPD,又PD面PCD,EF面PCD

直线EF//平面PCD

（2）连接BDAB=AD,BAD=60,ABD为正三角形

F是AD的中点，BFAD,又平面PAD⊥平面ABCD，面PAD面ABCD＝AD,BF面PAD,BF面BEF

所以，平面BEF⊥平面PAD.5．如图，四边形ABCD为正方形，QA⊥平面ABCD，PD∥QA，QA=AB=1PD． 2

（I）证明：PQ⊥平面DCQ；

（II）求棱锥Q—ABCD的的体积与棱锥P—DCQ的体积的比值．

解：（I）由条件知PDAQ为直角梯形

因为QA⊥平面ABCD，所以平面PDAQ⊥平面ABCD，交线为AD.又四边形ABCD为正方形，DC⊥AD，所以DC⊥平面PDAQ，可得PQ

⊥DC.在直角梯形PDAQ中可得，则PQ⊥QD 所以PQ⊥平面DCQ.………………6分

（II）设AB=a.由题设知AQ为棱锥Q—ABCD的高，所以棱锥Q—ABCD的体积V1

由（I）知PQ为棱锥P—DCQ的高，而，△DCQ的面积为

所以棱锥P—DCQ的体积为V213a.32，213a.3

故棱锥Q—ABCD的体积与棱锥P—DCQ的体积的比值为1.…………12分

ABCD，底面ABCD是平行四边形，6．山东文如图，在四棱台ABCDA1B1C1D1中，D1D平面

AB=2AD，AD=A1B1，BAD=60°

（Ⅰ）证明：AA1BD；

（Ⅱ）证明：CC1∥平面A1BD．

（I）证法一：

因为D1D平面ABCD，且BD平面ABCD，所以D1DBD，又因为AB=2AD，BAD60，在ABD中，由余弦定理得

BD2AD2AB22ADABcos603AD2，所以AD2BD2AB2，因此ADBD，又ADD1DD,所以BD平面ADD1A1平面ADD1A1，故AA1BD.1.又AA

证法二：

因为D1D平面ABCD，且BD平面ABCD，所以BDD1D.，取AB的中点G，连接DG，在ABD中，由AB=2AD得AG=AD，又BAD60，所以ADG为等边三角形。

因此GD=GB，故DBGGDB，又AGD60，所以GDB=30,故ADB=ADG+GDB=60+30=90,所以BDAD.又ADD1DD,所以BD平面ADD1A1，又AA1平面ADD1A1，故AA1BD.（II）连接AC，A1C1，设ACBDE，连接EA1

因为四边形ABCD为平行四边形，所以EC1AC.2

由棱台定义及AB=2AD=2A1B1知A1C1//EC且A1C1=EC，所以边四形A1ECC1为平行四边形，因此CC1//EA1，又因为EA1平面A1BD，CC1平面A1BD，所以CC1//平面A1BD。

7.如图，在△ABC中，∠ABC=45°，∠BAC=90°，AD是BC上的高，沿AD把△ABD折起，使∠BDC=90，（1）证明：平面ＡＤＢ⊥平面ＢＤＣ；

（2）设BD=1，求三棱锥D—ＡＢＣ的表面积。

【分析】（1）确定图形在折起前后的不变性质，如角的大小不变，线段长度不变，线线关系不变，再由面面垂直的判定定理进行推理证明；（2）充分利用垂直所得的直角三角形，根据直角三角形的面积公式计算．

【解】（1）∵折起前ＡＤ是ＢＣ边上的高，∴ 当Δ ＡＢＤ折起后，AD⊥ＤＣ，AD⊥ＤＢ，又DBＤＣ＝Ｄ，∴ＡＤ⊥平面ＢＤＣ，又∵AD

∴平面ABD⊥平面BDC．

（2）由（1）知，DADB,DBDC,DCDA,DB=DA=DC=1，平面BDC.

111SDAMS

DBCSDCA11,S

ABCsin60 2222

13S3 ∴三棱锥D