立体几何9-4线面、面面平行的判定与性质

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1、n重点难点n重点:线面、面面平行的判定定理与性质定理及应用n难点:定理的灵活运用n知识归纳n一、直线与平面平行n1判定方法n(1)用定义:直线与平面无公共点n二、平面与平面平行n1判定方法n(1)用定义:两个平面无公共点n3两条直线被三个平行平面所截,截得线段对应成比例n误区警示n1应用线面平行、面面平行的判定定理与性质定理时,条件不足或条件与结论不符是常见的错误,解决的方法是弄清线线、线面、面面平行关系的每一个定理的条件和结论,明确这个定理是干什么用的,具备什么条件才能用其中线面平行的性质定理是核心,证题时,找(或作)出经过已知直线与已知平面相交的平面是解题的关键,另外在证明平行关系时,常见

2、错误是(1)“两条直线没有公共点则平行”;(2)“垂直于同一条直线的两直线平行”,不恰当的把平面几何中的一些结论迁移到立体几何中来,解决的关键是先说明它们在同一个平面内n2注意弄清“任意”、“所有”、“无数”、“存在”等量词的含义n3注意应用两平面平行的性质定理推证两直线平行时,不是两平面内的任意直线,必须找或作出第三个平面与两个平面都相交,则交线平行n应用二面平行的判定定理时,两条相交直线的“相交”二字决不可忽视n4要注意符合某条件的图形是否惟一,有无其它情形n一、转化的思想n解决空间线面、面面平行关系的问题关键是作好下列转化n二、解题技巧n要能够灵活作出辅助线、面来解题,作辅助线、面一定要

3、以某一定理为理论依据n例1已知m、n是不同的直线,、是不重合的平面,给出下列命题:n若m,则m平行于平面内的任意一条直线n若,m,n,则mnn若m,n,mn,则n若,m,则mn上面命题中,真命题的序号是_(写出所有真命题的序号)n解析:若m,则m平行于过m作平面与相交的交线,并非内任一条直线,故错;n若,m,n,则可能mn,也可能m、n异面,故错;n答案:n点评:解决这类问题首先要熟悉线面位置关系的各个定理,如果是单项选择,则可以从中先选最熟悉最容易作出判断的选项先确定或排除,再逐步考察其余选项要特别注意定理所要求的条件是否完备,图形是否有特殊情形等n(2010浙江理)设m,l是两条不同的直线

4、,是一个平面,则下列命题正确的是()nA若lm,m,则lnB若l,lm,则mnC若l,m,则lmnD若l,m,则lmn解析:两条平行线中一条垂直于一个平面,则另一条也垂直于这个平面,故选B.n答案:Bn例2(文)在四面体ABCD中,CBCD,ADBD,且E,F分别是AB,BD的中点求证:n(1)直线EF平面ACD;n(2)平面EFC平面BCD.n解析:(1)在ABD中,因为E、F分别是AB、BD的中点,所以EFAD.n又AD平面ACD,EF 平面ACD,n所以直线EF平面ACD.n(2)在ABD中,因为ADBD,EFAD,所以EFBD.n在BCD中,因为CDCB,F为BD的中点,所以CFBD.

5、n因为EF平面EFC,CF平面EFC,EF与CF交于点F,所以BD平面EFC.n又因为BD平面BCD,所以平面EFC平面BCD.n(理)如图,四边形ABCD为矩形,BC平面ABE,F为CE上的点,且BF平面ACE.n(1)求证:AEBE;n(2)设点M为线段AB的中点,点N为线段CE的中点,求证:MN平面DAE.n证明:(1)因为BC平面ABE,AE平面ABE,n所以AEBC.n又BF平面ACE,AE平面ACE,n所以AEBF.n又BFBCB,n所以AE平面BCE.n又BE平面BCE,所以AEBE.n故四边形AMNP是平行四边形所以MNAP,n而AP平面DAE,MN 平面DAE,所以MNDAE

6、.n证法二:取BE中点G,连结GM、GN,GNBC,BCDA,GNDA,又GMAE,平面MGN平面DAE,从而证明MN平面DAE.n四边形AGEF为平行四边形,nAFEG,nEG平面BDE,AF 平面BDE,nAF平面BDE.n(2)连结FG.nEFCG,EFCG1且CE1,n四边形CEFG为菱形,nEGCF.n四边形ABCD为正方形,ACBD.n又平面ACEF平面ABCD且平面ACEF平面ABCDAC,BD平面ACEF,CFBD.n又BDEGG,CF平面BDE.n例3(2010山东青岛)在直四棱柱ABCDA1B1C1D1中,AA12,底面是边长为1的正方形,E、F、G分别是棱B1B、D1D、

7、DA的中点n(1)求证:平面AD1E平面BGF;n(2)求证:D1E平面AEC.n证明:(1)E,F分别是棱BB1,DD1的中点,nBE綊D1F.四边形BED1F为平行四边形D1EBF.n又D1E平面AD1E,BF 平面AD1E,nBF平面AD1E.n又G是棱DA的中点,GFAD1.n又AD1平面AD1E,GF 平面AD1E,nGF平面AD1E.n又BFGFF,平面AD1E平面BGF.nACBD,ACD1D,AC平面BDD1B1.n又D1E平面BDD1B1,ACD1E.n又ACAEA,D1E平面AEC.n(2010大连模拟)平面平面的一个充分条件是n()nA存在一条直线a,a,anB存在一条直

8、线a,a,anC存在两条平行直线a、b,a、b、a、bnD存在两条异面直线a、b,a、b、a、bn解析:在正方形ABCDA1B1C1D1中,取ABCD为,ADD1A1为,B1C1为直线a,可知A错;如图(1),l,a,al,可知满足B的条件,故B错;如图(2),l,a,b,al,bl,满足a,b,故C错;由面面平行的判定定理知D正确n答案:Dn例4用平行于四面体ABCD一组对棱AB、CD的平面截此四面体(如图)n(1)求证:所得截面MNPQ是平行四边形;n(2)如果ABCDa.求证:四边形MNPQ的周长为定值;n(3)如果ABa,CDb,AB、CD成角求四边形MNPQ面积的最大值,并确定此时点

9、M的位置n分析:(1)由AB平面MNPQ及线面平行的性质定理得到四边形一组对边平行,由CD平面MNPQ得到另一组对边平行n(2)由平行得到比例关系,将四边形MNPQ的两邻边的和用AB(CD)表达出来n(3)利用正弦定理将四边形面积用两邻边表示,设四边形一个顶点(如M)到四面体的M所在棱的端点的距离为x(如AMx),将面积表达为x的函数求极值n解析:(1)AB平面MNPQ.n平面ABC平面MNPQMN.且AB平面ABC.n由线面平行的性质定理知,nABMN.同理可得PQAB.n由平行公理可知MNPQ.n同理可得MQNP.n截面四边形MNPQ为平行四边形n又ABCDa,MNMQa.n平行四边形MN

10、PQ的周长为n2(MNMQ)2a定值n(3)设ACc,AMx.由(1)得:n如图所示,平面四边形ABCD的四个顶点A、B、C、D均在平行四边形ABCD所确定的平面外,且AA、BB、CC、DD互相平行求证:四边形ABCD是平行四边形n分析:欲证四边形ABCD为平行四边形,须证其两组对边分别平行,欲证ADBC,从图中可见AD、BC是平面ABCD与平面AADD和BBCC的交线,故只须证平面AADD平面BBCC.ABCD同样可找到证明思路n解析:四边形ABCD是平行四边形,ADBC.AABB,且AA、AD是平面AADD内的两条相交直线,BB、BC是平面BBCC内的两条相交直线,平面AADD平面BBCC

11、.又AD、BC分别是平面ABCD与平面AADD、平面BBCC的交线,故ADBC.同理可证ABCD.四边形ABCD是平行四边形.n例5如图,四边形ABCD为矩形,AD平面ABE,AEEBBC2,F为CE上的点,且BF平面ACE.n(1)求三棱锥DAEC的体积;n(2)设M在线段AB上,且满足AM2MB,试在线段CE上的确定一点N,使得MN平面DAE.n解析:(1)AD平面ABE,ADBC,nBC平面ABE,则AEBC.nBF平面ACE,则AEBF,nBCBFB,且BC、BF平面BCE,nAE平面BCE,又BE平面BCE,AEBE.nMGAE,MG 平面ADE,AE平面ADE,MG平面ADE,同理

12、,GN平面ADE,平面MGN平面ADE.n又MN平面MGN,MN平面ADE.nN点为线段CE上靠近C点的一个三等分点n(文)(2010烟台中英文学校质检)如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD是菱形,ABC60,PA平面ABCD,点M,N分别为BC,PA的中点,且PAAB2.n(1)证明:BC平面AMN;n(2)求三棱锥NAMC的体积;n(3)在线段PD上是否存在一点E,使得NM平面ACE;若存在,求出PE的长,若不存在,说明理由n解析:(1)因为ABCD为菱形,所以ABBC,n又ABC60,所以ABBCAC,n又M为BC中点,所以BCAMn而PA平面ABCD,BC平面ABCD,所以PABC

13、,n又PAAMA,所以BC平面AMN.n(1)求证:平面PAC平面PCD;n(2)在棱PD上是否存在一点E,使CE平面PAB?若存在,请确定E点的位置;若不存在,请说明理由n由勾股定理得ACCD,n又PA平面ABCD,CD平面ABCD,nPACD,PAACA,CD平面PAC,n又CD平面PCD,平面PAC平面PCD.n(2)证明:作CFAB交AD于F,作EFAP交PD于E,连接CE,nCFAB,EFPA,CFEFF,PAABA,n平面EFC平面PAB,n又CE在平面EFC内,CE平面PAB,nE为PD中点,故棱PD上存在点E,且E为PD中点,使CE平面APB.n一、选择题n1(2010山东文,

14、4)在空间,下列命题正确的是n()nA平行直线的平行投影重合nB平行于同一直线的两个平面平行nC垂直于同一平面的两个平面平行nD垂直于同一平面的两条直线平行n答案Dn解析当两平行直线都与投影面垂直时,其在内的平行投影为两个点,当两平行直线所在平面与投影面相交但不垂直时,其在内的平行投影可平行,故A错;在正方体ABCDA1B1C1D1中,直线AA1与平面BCC1B1及平面CDD1C1都平行,但平面BCC1B1与平面CDD1C1相交,故B错;同样,在正方体ABCDA1B1C1D1中,平面BCC1B1及平面CDD1C1都与平面ABCD垂直,但此二平面相交,故C错;由线面垂直的性质定理知D正确n2(2

15、010胶州三中)已知有m、n为两条不同的直线,、为两个不同的平面,则下列命题中正确的命题是n()nA若m,n,m,n,则nB若m,n,则mnnC若m,mn,则nnD若mn,n,则mn答案Dn解析A中两直线m与n相交时,才能得出结论,故A错;B中分别在两个平面内的两条直线可能平行,也可能异面,故B错;C中n可能在平面内,故C错nAEHFGnB四边形EFGH是矩形nC是棱柱nD是棱台n答案Dn解析EHA1D1,A1D1B1C1,EHB1C1nB1C1平面EFGH,B1C1FG,nEHFG,四边形EFGH是矩形,是棱柱,故选D. n4如果直线l、m与平面、满足l,l,m和m,那么必有()nAm且lm

16、B且nC且m D且lmn答案Dn1(2010寿光现代中学)已知直线m,n,l是互不重合的直线,平面,是互不重合的平面,给出下列四个命题:n(1)m,lA,A m,则l与m不共面;n(2)l,m是异面直线,l,m,且nl,nm,则n;n(3)若l,m,lmA,l,m,则;n(4)若l,m,则lm.n其中为真命题的是()nA(1)(2) B(1)(2)(3)nC(1)(3) D(2)(3)(4)n答案Bn解析根据异面直线的定义,容易判断命题(1)正确;对于命题(2),对于l,m,故在平面内可找到两条直线l,m分别与l,m平行,同时由于l,m是异面直线,故l,m必定为相交直线,再由nl,nm,可得n

17、l,nm,故n;对于命题(3),根据两平面平行的判定定理可知其为真命题;对于命题(4),易知l,m的位置关系是不确定的综上可得,真命题是(1)(2)(3)n2(2010西城测试)如图,平面平面,l,A,C是内不同的两点,B,D是内不同的两点,且A,B,C,D 直线l,M,N分别是线段AB,CD的中点下列判断正确的是()nA当CD2AB时,M,N两点不可能重合nBM,N两点可能重合,但此时直线AC与l不可能相交nC当AB与CD相交,直线AC平行于l时,直线BD可以与l相交nD当AB,CD是异面直线时,直线MN可能与l平行n答案Bn解析当M、N重合时,四边形ABCD为平行四边形,故ACBDl,此时直线AC与l不可能相交,B正确,易知A、C、D均不正确n点评D选项可用反证法证明:假设MNl,过N作AB綊AB可知MNBB,BBl,又四边形ACBD为平行四边形,ACDB,由线面平行的判定定理和性质定理知,DBl,B、D、B共线,A、B、C、D共面,这与AB、CD是异面直线矛盾

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