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文档介绍
2019届二轮复习第八章第4节 直线、平面平行的判定及其性质学案(全国通用)
第4节 直线、平面平行的判定及其性质 最新考纲 1.以立体几何的定义、公理和定理为出发点,认识和理解空间中线面平行的有关性质与判定定理;2.能运用公理、定理和已获得的结论证明一些有关空间图形的平行关系的简单命题. 知 识 梳 理 1.直线与平面平行 (1)直线与平面平行的定义 直线l与平面α没有公共点,则称直线l与平面α平行. (2)判定定理与性质定理 文字语言 图形表示 符号表示 判定定理 平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线平行于此平面 a⊄α,b⊂α,a∥b⇒a∥α 性质定理 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 a∥α,a⊂β,α∩β=b⇒a∥b 2.平面与平面平行 (1)平面与平面平行的定义 没有公共点的两个平面叫做平行平面. (2)判定定理与性质定理 文字语言 图形表示 符号表示 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 a⊂α,b⊂α,a∩b=P,a∥β,b∥β⇒α∥β 性质定理 两个平面平行,则其中一个平面内的直线平行于另一个平面 α∥β,a⊂α⇒a∥β 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 α∥β,α∩γ=a,β∩γ=b⇒a∥b [常用结论与微点提醒] 1.平行关系中的两个重要结论 (1)垂直于同一条直线的两个平面平行,即若a⊥α,a⊥β,则α∥β. (2)平行于同一平面的两个平面平行,即若α∥β,β∥γ,则α∥γ. 2.线线、线面、面面平行间的转化 诊 断 自 测 1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”) (1)若一条直线和平面内一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行.( ) (2)若直线a∥平面α,P∈α,则过点P且平行于直线a的直线有无数条.( ) (3)如果一个平面内的两条直线平行于另一个平面,那么这两个平面平行.( ) (4)如果两个平面平行,那么分别在这两个平面内的两条直线平行或异面.( ) 解析 (1)若一条直线和平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行或在平面内,故(1)错误. (2)若a∥α,P∈α,则过点P且平行于a的直线只有一条,故(2)错误. (3)如果一个平面内的两条直线平行于另一个平面,则这两个平面平行或相交,故(3)错误. 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ 2.(必修2P61A组T1(1)改编)下列命题中正确的是( ) A.若a,b是两条直线,且a∥b,那么a平行于经过b的任何平面 B.若直线a和平面α满足a∥α,那么a与α内的任何直线平行 C.平行于同一条直线的两个平面平行 D.若直线a,b和平面α满足a∥b,a∥α,b⊄α,则b∥α 解析 根据线面平行的判定与性质定理知,选D. 答案 D 3.设α,β是两个不同的平面,m是直线且m⊂α.“m∥β”是“α∥β”的( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 解析 当m∥β时,可能α∥β,也可能α与β相交. 当α∥β时,由m⊂α可知,m∥β. ∴“m∥β”是“α∥β”的必要不充分条件. 答案 B 4.(2018·长沙模拟)已知m,n是两条不同的直线,α,β,γ是三个不同的平面,则下列命题中正确的是( ) A.m∥α,n∥α,则m∥n B.m∥n,m∥α,则n∥α C.m⊥α,m⊥β,则α∥β D.α⊥γ,β⊥γ,则α∥β 解析 A中,m与n平行、相交或异面,A不正确;B中,n∥α或n⊂α,B不正确;根据线面垂直的性质,C正确;D中,α∥β或α与β相交,D错. 答案 C 5.(必修2P56练习2改编)如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为DD1的中点,则BD1与平面AEC的位置关系为 . 解析 连接BD,设BD∩AC=O,连接EO,在△BDD1中,O为BD的中点,E为DD1的中点,所以EO为△BDD1的中位线,则BD1∥EO,而BD1⊄平面ACE,EO⊂平面ACE,所以BD1∥平面ACE. 答案 平行 考点一 与线、面平行相关命题的判定 【例1】 (1)(2018·成都诊断)已知m,n是空间中两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,且m⊂α,n⊂β.有下列命题: ①若α∥β,则m∥n; ②若α∥β,则m∥β; ③若α∩β=l,且m⊥l,n⊥l,则α⊥β; ④若α∩β=l,且m⊥l,m⊥n,则α⊥β. 其中真命题的个数是( ) A.0 B.1 C.2 D.3 (2)(2018·安庆模拟)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N,Q分别是棱D1C1,A1D1,BC的中点,点P在BD1上且BP=BD1,则下面说法正确的是 (填序号). ①MN∥平面APC;②C1Q∥平面APC;③A,P,M三点共线;④平面MNQ∥平面APC. 解析 (1)①若α∥β,则m∥n或m,n异面,不正确; ②若α∥β,根据平面与平面平行的性质,可得m∥β,正确; ③若α∩β=l,且m⊥l,n⊥l,则α与β不一定垂直,不正确; ④若α∩β=l,且m⊥l,m⊥n,l与n不一定相交,不能推出α⊥β,不正确. (2)如图,对于①,连接MN,AC,则MN∥AC,连接AM,CN, 易得AM,CN交于点P,即MN⊂面APC,所以MN∥面APC是错误的. 对于②,由①知M,N在平面APC内,由题易知AN∥C1Q,且AN⊂平面APC,C1Q⊄平面APC. 所以C1Q∥面APC是正确的. 对于③,由①知,A,P,M三点共线是正确的. 对于④,由①知MN⊂面APC,又MN⊂面MNQ,所以面MNQ∥面APC是错误的. 答案 (1)B (2)②③ 规律方法 1.判断与平行关系相关命题的真假,必须熟悉线、面平行关系的各个定义、定理,无论是单项选择还是含选择项的填空题,都可以从中先选出最熟悉最容易判断的选项先确定或排除,再逐步判断其余选项. 2.(1)结合题意构造或绘制图形,结合图形作出判断. (2)特别注意定理所要求的条件是否完备,图形是否有特殊情况,通过举反例否定结论或用反证法推断命题是否正确. 【训练1】 (1)设m,n是不同的直线,α,β是不同的平面,且m,n⊂α,则“α∥β”是“m∥β且n∥β”的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 (2)(2016·全国Ⅱ卷)α,β是两个平面,m,n是两条直线,有下列四个命题: ①如果m⊥n,m⊥α,n∥β,那么α⊥β. ②如果m⊥α,n∥α,那么m⊥n. ③如果α∥β,m⊂α,那么m∥β. ④如果m∥n,α∥β,那么m与α所成的角和n与β所成的角相等. 其中正确的命题有 (填写所有正确命题的编号). 解析 (1)若m,n⊂α,α∥β,则m∥β且n∥β;反之若m,n⊂α,m∥β且n∥β,则α与β相交或平行,即“α∥β”是“m∥β且n∥β”的充分不必要条件. (2)当m⊥n,m⊥α,n∥β时,两个平面的位置关系不确定,故①错误,经判断知②③④均正确,故正确答案为②③④. 答案 (1)A (2)②③④ 考点二 直线与平面平行的判定与性质(多维探究) 命题角度1 直线与平面平行的判定 【例2-1】 (2016·全国Ⅲ卷)如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AD∥BC,AB=AD=AC=3,PA=BC=4,M为线段AD上一点,AM=2MD,N为PC的中点. (1)证明:MN∥平面PAB; (2)求四面体N-BCM的体积. (1)证明 由已知得AM=AD=2. 如图,取BP的中点T,连接AT,TN,由N为PC中点知TN∥BC,TN=BC=2. 又AD∥BC,故TN綉AM,所以四边形AMNT为平行四边形,于是MN∥AT. 因为AT⊂平面PAB,MN⊄平面PAB, 所以MN∥平面PAB. (2)解 因为PA⊥平面ABCD,N为PC的中点, 所以N到平面ABCD的距离为PA. 如图,取BC的中点E,连接AE.由AB=AC=3得AE⊥BC,AE==. 由AM∥BC得M到BC的距离为,故S△BCM=×4×=2.所以四面体N-BCM的体积VN-BCM=×S△BCM×=. 命题角度2 直线与平面平行性质定理的应用 【例2-2】 (2018·青岛质检)如图,五面体ABCDE,四边形ABDE是矩形,△ABC是正三角形,AB=1,AE=2,F是线段BC上一点,直线BC与平面ABD所成角为30°,CE∥平面ADF. (1)试确定F的位置; (2)求三棱锥A-CDF的体积. 解 (1)连接BE交AD于点O,连接OF, ∵CE∥平面ADF,CE⊂平面BEC,平面ADF∩平面BEC=OF, ∴CE∥OF. ∵O是BE的中点,∴F是BC的中点. (2)∵BC与平面ABD所成角为30°,BC=AB=1, ∴C到平面ABD的距离为h=BC·sin 30°=. ∵AE=2, ∴VA-CDF=VF-ACD=VB-ACD=VC-ABD =×××1×2×=. 规律方法 1.利用判定定理判定线面平行,关键是找平面内与已知直线平行的直线.常利用三角形的中位线、平行四边形的对边或过已知直线作一平面找其交线. 2.在解决线面、面面平行的判定时,一般遵循从“低维”到“高维”的转化,即从“线线平行”到“线面平行”,再到“面面平行”;而在应用性质定理时,其顺序恰好相反. 【训练2】 (2017·江苏卷)如图,在三棱锥A-BCD中,AB⊥AD,BC⊥BD,平面ABD⊥平面BCD,点E,F(E与A,D不重合)分别在棱AD,BD上,且EF⊥AD. 求证:(1)EF∥平面ABC; (2)AD⊥AC. 证明 (1)在平面ABD内,AB⊥AD,EF⊥AD, 则AB∥EF. ∵AB⊂平面ABC,EF⊄平面ABC, ∴EF∥平面ABC. (2)∵BC⊥BD,平面ABD∩平面BCD=BD,平面ABD⊥平面BCD,BC⊂平面BCD, ∴BC⊥平面ABD. ∵AD⊂平面ABD,∴BC⊥AD. 又AB⊥AD,BC,AB⊂平面ABC,BC∩AB=B, ∴AD⊥平面ABC, 又因为AC⊂平面ABC,∴AD⊥AC. 考点三 面面平行的判定与性质(典例迁移) 【例3】 (经典母题)如图所示,在三棱柱ABC-A1B1C1中,E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点,求证: (1)B,C,H,G四点共面; (2)平面EFA1∥平面BCHG. 证明 (1)∵G,H分别是A1B1,A1C1的中点, ∴GH是△A1B1C1的中位线,则GH∥B1C1. 又∵B1C1∥BC, ∴GH∥BC,∴B,C,H,G四点共面. (2)∵E,F分别为AB,AC的中点,∴EF∥BC, ∵EF⊄平面BCHG,BC⊂平面BCHG, ∴EF∥平面BCHG. 又G,E分别为A1B1,AB的中点,A1B1綉AB, ∴A1G綉EB, ∴四边形A1EBG是平行四边形,∴A1E∥GB. ∵A1E⊄平面BCHG,GB⊂平面BCHG, ∴A1E∥平面BCHG.又∵A1E∩EF=E, ∴平面EFA1∥平面BCHG. 【迁移探究1】 在本例中,若将条件“E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点”变为“D1,D分别为B1C1,BC的中点”,求证:平面A1BD1∥平面AC1D. 证明 如图所示,连接A1C交AC1于点M, ∵四边形A1ACC1是平行四边形, ∴M是A1C的中点,连接MD, ∵D为BC的中点, ∴A1B∥DM. ∵A1B⊂平面A1BD1, DM⊄平面A1BD1, ∴DM∥平面A1BD1, 又由三棱柱的性质知,D1C1綉BD, ∴四边形BDC1D1为平行四边形, ∴DC1∥BD1. 又DC1⊄平面A1BD1,BD1⊂平面A1BD1, ∴DC1∥平面A1BD1, 又DC1∩DM=D,DC1,DM⊂平面AC1D, 因此平面A1BD1∥平面AC1D. 【迁移探究2】 在本例中,若将条件“E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点”变为“点D,D1分别是AC,A1C1上的点,且平面BC1D∥平面 AB1D1”,试求的值. 解 连接A1B交AB1于O,连接OD1. 由平面BC1D∥平面AB1D1,且平面A1BC1∩平面BC1D=BC1,平面A1BC1∩平面AB1D1=D1O,所以BC1∥D1O,则==1. 又由题设=, ∴=1,即=1. 规律方法 1.判定面面平行的主要方法 (1)利用面面平行的判定定理. (2)线面垂直的性质(垂直于同一直线的两平面平行). 2.面面平行条件的应用 (1)两平面平行,分析构造与之相交的第三个平面,交线平行. (2)两平面平行,其中一个平面内的任意一条直线与另一个平面平行. 提醒 利用面面平行的判定定理证明两平面平行,需要说明是在一个平面内的两条直线是相交直线. 【训练3】 (2018·东北三省四校联考)如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥底面ABC,AB⊥AC,AC=AA1,E,F分别是棱BC,CC1的中点. (1)若线段AC上存在点D满足平面DEF∥平面ABC1,试确定点D的位置,并说明理由; (2)证明:EF⊥A1C. (1)解 点D是AC的中点,理由如下: ∵平面DEF∥平面ABC1,平面ABC∩平面DEF=DE,平面ABC∩平面ABC1=AB, ∴AB∥DE, ∵在△ABC中,E是BC的中点, ∴D是AC的中点. (2)证明 ∵三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=AA1, ∴四边形A1ACC1是菱形,∴A1C⊥AC1. ∵AA1⊥底面ABC,AB⊂平面ABC,∴AA1⊥AB, 又AB⊥AC,AA1∩AC=A,∴AB⊥平面AA1C1C, ∵A1C⊂平面AA1C1C,∴AB⊥A1C. 又AB∩AC1=A,从而A1C⊥平面ABC1, 又BC1⊂平面ABC1, ∴A1C⊥BC1. 又∵E,F分别是BC,CC1的中点, ∴EF∥BC1,从而EF⊥A1C. 基础巩固题组 (建议用时:40分钟) 一、选择题 1.(2018·保定模拟)有下列命题: ①若直线l平行于平面α内的无数条直线,则直线l∥α; ②若直线a在平面α外,则a∥α; ③若直线a∥b,b∥α,则a∥α; ④若直线a∥b,b∥α,则a平行于平面α内的无数条直线. 其中真命题的个数是( ) A.1 B.2 C.3 D.4 解析 命题①l可以在平面α内,不正确;命题②直线a与平面α可以是相交关系,不正确;命题③a可以在平面α内,不正确;命题④正确. 答案 A 2.(2018·长郡中学质检)如图所示的三棱柱ABC-A1B1C1中,过A1B1的平面与平面ABC交于DE,则DE与AB的位置关系是( ) A.异面 B.平行 C.相交 D.以上均有可能 解析 在三棱柱ABC-A1B1C1中,AB∥A1B1, ∵AB⊂平面ABC,A1B1⊄平面ABC, ∴A1B1∥平面ABC,∵过A1B1的平面与平面ABC交于DE.∴DE∥A1B1,∴DE∥AB. 答案 B 3.(2018·广东省际名校联考)已知α,β为平面,a,b,c为直线,下列命题正确的是( ) A.a⊂α,若b∥a,则b∥α B.α⊥β,α∩β=c,b⊥c,则b⊥β C.a⊥b,b⊥c,则a∥c D.a∩b=A,a⊂α,b⊂α,a∥β,b∥β,则α∥β 解析 选项A中,b⊂α或b∥α,不正确. B中b与β可能斜交,B错误. C中a∥c,a与c异面,或a与c相交,C错误. 利用面面平行的判定定理,易知D正确. 答案 D 4.(2018·合肥模拟)若平面α截三棱锥所得截面为平行四边形,则该三棱锥与平面α平行的棱有( ) A.0条 B.1条 C.2条 D.1条或2条 解析 如图所示,四边形EFGH为平行四边形,则EF∥GH. ∵EF⊄平面BCD,GH⊂平面BCD, ∴EF∥平面BCD. 又∵EF⊂平面ACD,平面BCD∩平面ACD=CD, ∴EF∥CD. 又EF⊂平面EFGH,CD⊄平面EFGH. ∴CD∥平面EFGH, 同理,AB∥平面EFGH, 所以与平面α(面EFGH)平行的棱有2条. 答案 C 5.(2018·惠州模拟)设直线l,m,平面α,β,则下列条件能推出α∥β的是( ) A.l⊂α,m⊂α,且l∥β,m∥β B.l⊂α,m⊂β,且l∥m C.l⊥α,m⊥β,且l∥m D.l∥α,m∥β,且l∥m 解析 借助如图所示的长方体模型,可以判定选项A,B,D不一定推出α∥β.对于选项C,由l⊥α,l∥m,得m⊥α,又m⊥β,从而α∥β. 答案 C 二、填空题 6.设α,β,γ是三个不同的平面,m,n是两条不同的直线,在命题“α∩β=m,n⊂γ,且 ,则m∥n”中的横线处填入下列三组条件中的一组,使该命题为真命题. ①α∥γ,n⊂β;②m∥γ,n∥β;③n∥β,m⊂γ. 可以填入的条件有 . 解析 由面面平行的性质定理可知,①正确;当n∥β,m⊂γ时,n和m在同一平面内,且没有公共点,所以平行,③正确. 答案 ①或③ 7.如图所示,正方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,点E为AD的中点,点F在CD上.若EF∥平面AB1C,则线段EF的长度等于 . 解析 在正方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,∴AC=2. 又E为AD中点,EF∥平面AB1C,EF⊂平面ADC,平面ADC∩平面AB1C=AC,∴EF∥AC, ∴F为DC中点, ∴EF=AC=. 答案 8.(2018·郑州调研)设m,n是两条不同的直线,α,β,γ是三个不同的平面, 给出下列四个命题: ①若m⊂α,n∥α,则m∥n; ②若α∥β,β∥γ,m⊥α,则m⊥γ; ③若α∩β=n,m∥n,m∥α,则m∥β; ④若m∥α,n∥β,m∥n,则α∥β. 其中是真命题的是 (填上正确命题的序号). 解析 ①m∥n或m,n异面,故①错误;易知②正确;③m∥β或m⊂β,故③错误;④α∥β或α与β相交,故④错误. 答案 ② 三、解答题 9.一个正方体的平面展开图及该正方体的直观图的示意图如图所示. (1)请将字母F,G,H标记在正方体相应的顶点处(不需说明理由); (2)判断平面BEG与平面ACH的位置关系,并证明你的结论. 解 (1)点F,G,H的位置如图所示. (2)平面BEG∥平面ACH,证明如下:因为ABCD-EFGH为正方体, 所以BC∥FG,BC=FG, 又FG∥EH,FG=EH, 所以BC∥EH,BC=EH, 于是四边形BCHE为平行四边形,所以BE∥CH. 又CH⊂平面ACH,BE⊄平面ACH,所以BE∥平面ACH. 同理BG∥平面ACH. 又BE∩BG=B,所以平面BEG∥平面ACH. 10.(2018·张家口检测)如图,四棱锥P-ABCD中,四边形ABCD为正方形,PD⊥平面ABCD,PD=DC=2,点E,F分别为AD,PC的中点. (1)证明:DF∥平面PBE; (2)求点F到平面PBE的距离. (1)证明 取PB的中点G,连接EG,FG,则FG∥BC,且FG=BC. ∵DE∥BC且DE=BC, ∴DE∥FG且DE=FG, ∴四边形DEGF为平行四边形, ∴DF∥EG. 又DF⊄平面PBE,EG⊂平面PBE, 故DF∥平面PBE. (2)解 由(1)知DF∥平面PBE, ∴点D到平面PBE的距离与F到平面PBE的距离是相等的,故转化为求点D到平面PBE的距离,设为d,连接BD. ∵VD-PBE=VP-BDE,∴S△PBE·d=S△BDE·PD, 由题意可求得PE=BE=,PB=2, ∴S△PBE=×2×=. 又S△BDE=DE·AB=×1×2=1, ∴d=,即点F到平面PBE的距离为. 能力提升题组 (建议用时:20分钟) 11.已知m,n是两条不同直线,α,β是两个不同平面,则下列命题正确的是( ) A.若α,β垂直于同一平面,则α与β平行 B.若m,n平行于同一平面,则m与n平行 C.若α,β不平行,则在α内不存在与β平行的直线 D.若m,n不平行,则m与n不可能垂直于同一平面 解析 A项,α,β可能相交,故错误;B项,直线m,n的位置关系不确定,可能相交、平行或异面,故错误;C项,若m⊂α,α∩β=n,m∥n,则m∥β,故错误;D项,假设m,n垂直于同一平面,则必有m∥n与已知m,n 不平行矛盾,所以原命题正确,故D项正确. 答案 D 12.如图所示,棱柱ABC-A1B1C1的侧面BCC1B1是菱形,设D是A1C1上的点且A1B∥平面B1CD,则A1D∶DC1的值为 . 解析 设BC1∩B1C=O,连接OD. ∵A1B∥平面B1CD且平面A1BC1∩平面B1CD=OD, ∴A1B∥OD,∵四边形BCC1B1是菱形,∴O为BC1的中点,∴D为A1C1的中点,则A1D∶DC1=1. 答案 1 13.(2016·山东卷)在如图所示的几何体中,D是AC的中点,EF∥DB. (1)已知AB=BC,AE=EC.求证:AC⊥FB; (2)已知G,H分别是EC和FB的中点.求证:GH∥平面ABC. 证明 (1)因为EF∥DB,所以EF与DB确定平面BDEF, 图① 如图①,连接DE.因为AE=EC,D为AC的中点, 所以DE⊥AC.同理可得BD⊥AC. 又BD∩DE=D, 所以AC⊥平面BDEF. 因为FB⊂平面BDEF, 所以AC⊥FB. (2)如图②,设FC的中点为I,连接GI,HI. 图② 在△CEF中,因为G是CE的中点, 所以GI∥EF.又EF∥DB, 所以GI∥DB. 在△CFB中,因为H是FB的中点,所以HI∥BC.又HI∩GI=I, 所以平面GHI∥平面ABC, 因为GH⊂平面GHI, 所以GH∥平面ABC.查看更多