- 2021-06-15 发布 |
- 37.5 KB |
- 19页
申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
【数学】2019届一轮复习人教A版空间中的平行与垂直学案
【考向解读】 1.以选择题、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. 【命题热点突破一】 空间线面位置关系的判定 (1)根据空间线面平行、垂直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. 例1、【2016高考江苏卷】(本小题满分14分) 如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,D,E分别为AB,BC的中点,点F在侧棱B1B上,且 ,. 求证:(1)直线DE∥平面A1C1F; (2)平面B1DE⊥平面A1C1F. 【答案】(1)详见解析(2)详见解析 (2)在直三棱柱中, 因为平面,所以 又因为 所以平面 因为平面,所以 又因为 所以 因为直线,所以 【变式探究】(1)若直线l1和l2是异面直线,l1在平面α内,l2在平面β内,l是平面α与平面β的交线,则下列命题正确的是( ) A.l与l1,l2都不相交 B.l与l1,l2都相交 C.l至多与l1,l2中的一条相交 D.l至少与l1,l2中的一条相交 (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 D.存在两条异面直线a,b,a⊂α,b⊂β,a∥β,b∥α 【答案】 (1)D (2)D 【特别提醒】 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. 【变式探究】 已知m,n为两条不同的直线,α,β为两个不重合的平面,给出下列命题: ①若m⊥α,n⊥α,则m∥n; ②若m⊥α,m⊥n,则n∥α; ③若α⊥β,m∥α,则m⊥β; ④若m⊥α,m∥β,则α⊥β. A.0 B.1 C.2 D.3 【答案】 C 【命题热点突破二】 空间平行、垂直关系的证明 空间平行、垂直关系证明的主要思想是转化,即通过判定、性质定理将线线、线面、面面之间的平行、垂直关系相互转化. 例2、 【2016高考江苏卷】(本小题满分14分) 如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,D,E分别为AB,BC的中点,点F在侧棱B1B上,且 ,. 求证:(1)直线DE∥平面A1C1F; (2)平面B1DE⊥平面A1C1F. 【答案】(1)详见解析(2)详见解析 【变式探究】如图,三角形PDC所在的平面与长方形ABCD所在的平面垂直,PD=PC=4,AB=6,BC=3. (1)证明:BC∥平面PDA; (2)证明:BC⊥PD; (3)求点C到平面PDA的距离. 【解析】 (1)证明 因为四边形ABCD是长方形, 所以BC∥AD,因为BC⊄平面PDA, AD⊂平面PDA, 所以BC∥平面PDA. (2)证明 因为四边形ABCD是长方形,所以BC⊥CD,因为平面PDC⊥平面ABCD,平面PDC∩平面ABCD=CD,BC⊂平面ABCD, 所以BC⊥平面PDC, 因为PD⊂平面PDC,所以BC⊥PD. (3)解 如图,取CD的中点E,连接AE和PE. 因为PD=PC,所以PE⊥CD, 在Rt△PED中,PE===. 【特别提醒】 垂直、平行关系的基础是线线垂直和线线平行,常用方法如下: (1)证明线线平行常用的方法:一是利用平行公理,即证两直线同时和第三条直线平行;二是利用平行四边形进行平行转换;三是利用三角形的中位线定理证线线平行;四是利用线面平行、面面平行的性质定理进行平行转换. (2)证明线线垂直常用的方法:①利用等腰三角形底边中线即高线的性质;②勾股定理;③线面垂直的性质:即要证两线垂直,只需证明一线垂直于另一线所在的平面即可,l⊥α,a⊂α⇒l⊥a. 【变式探究】 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. 【命题热点突破三】 平面图形的折叠问题 平面图形经过翻折成为空间图形后,原有的性质有的发生变化、有的没有发生变化,这些发生变化和没有发生变化的性质是解决问题的关键.一般地,在翻折后还在一个平面上的性质不发生变化,不在同一个平面上的性质发生变化,解决这类问题就是要根据这些变与不变,去研究翻折以后的空间图形中的线面关系和各类几何量的度量值,这是化解翻折问题的主要方法. 例3、【2016高考新课标2理数】如图,菱形的对角线与交于点,,点分别在上,,交于点.将沿折到位置,. (Ⅰ)证明:平面;[ : xx ] (Ⅱ)求二面角的正弦值. 【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ). 【解析】 【变式探究】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; (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. 【解析】例3 (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,[ : 。xx。 ] 所以DE∥平面A1CB. 【特别提醒】(1)折叠问题中不变的数量和位置关系是解题的突破口;(2)存在探索性问题可先假设存在,然后在此前提下进行逻辑推理,得出矛盾或肯定结论. 【变式探究】如图(1),四边形ABCD为矩形,PD⊥平面ABCD,AB=1,BC=PC=2,作如图(2)折叠,折痕EF∥DC.其中点E,F分别在线段PD,PC上,沿EF折叠后点P叠在线段AD上的点记为M,并且MF⊥CF. (1)证明:CF⊥平面MDF; (2)求三棱锥M-CDE的体积. 【高考真题解读】 9.【2016高考新课标2理数】 是两个平面,是两条直线,有下列四个命题: (1)如果,那么. (2)如果,那么. (3)如果,那么. (4)如果,那么与所成的角和与所成的角相等. 其中正确的命题有 . (填写所有正确命题的编号) 【答案】②③④ 10.【2016高考浙江理数】如图,在△ABC中,AB=BC=2,∠ABC=120°.若平面ABC外的点P和线段AC上的点D,满足PD=DA,PB=BA,则四面体PBCD的体积的最大值是 . 【答案】 【解析】中,因为,所以. 由余弦定理可得,所以.设,则,.在中,由余弦定理可得.故. 在中,,. 由余弦定理可得,所以. 由此可得,将ABD沿BD翻折后可与PBD重合,无论点D在任何位置,只要点D的位置确定,当平面PBD⊥平面BDC时,四面体PBCD的体积最大(欲求最大值可不考虑不垂直的情况). 11.【2016高考新课标1卷】平面过正方体ABCD-A1B1C1D1的顶点A,//平面CB1D1,平面ABCD=m,平面AB B1A1=n,则m、n所成角的正弦值为 (A) (B) (C) (D) 【答案】A 【解析】如图,设平面平面=,平面平面=,因为平面,所以,则所成的角等于所成的角.过作,交的延长线于点E,连接,则为.连接,过B1作,交的延长线于点,则为.连接BD,则,则所成的角即为所成的角,为,故所成角的正弦值为,选A. 12.【2016高考新课标3理数】在封闭的直三棱柱内有一个体积为的球,若,,,,则的最大值是( ) (A)4π (B) (C)6π (D) 【答案】B 【解析】要使球的体积最大,必须球的半径最大.由题意知球的与直三棱柱的上下底面都相切时,球的半径取得最大值,此时球的体积为,故选B. 1.(2015·安徽,5)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 【答案】 D 2.(2015·浙江,8)如图,已知△ABC,D是AB的中点,沿直线CD将△ACD翻折成△A′CD,所成二面角A′-CD-B的平面角为α,则( ) A.∠A′DB≤α B.∠A′DB≥α [ : .xx. ] C.∠A′CB≤α D.∠A′CB≥α 【答案】 B 【解析】 极限思想:若α=π,则∠A′CB<π,排除D;若α=0,如图,则∠A′DB,∠A′CB都可以大于0,排除A,C.故选B. 3.(2015·浙江,13)如图,三棱锥A-BCD中,AB=AC=BD=CD=3,AD=BC=2,点M,N分别是AD,BC的中点,则异面直线AN,CM所成的角的余弦值是________. 【答案】 4.(2015·江苏,16)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,已知AC⊥BC,BC=CC1.设AB1的中点为D,B1C∩BC1=E. 求证:(1)DE∥平面AA1C1C; (2)BC1⊥AB1. 5.(2015·新课标全国Ⅱ,19)如图,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=16,BC=10,AA1=8,点E,F分别在A1B1,D1C1上,A1E=D1F=4.过点E,F的平面α与此长方体的面相交,交线围成一个正方形. (1)在图中画出这个正方形(不必说明画法和理由); (2)求直线AF与平面α所成角的正弦值. 【解析】 6.(2015·新课标全国Ⅰ,18)如图,四边形ABCD为菱形,∠ABC=120°,E,F是平面ABCD同一侧的两点,BE⊥平面ABCD,DF⊥平面ABCD,BE=2DF,AE⊥EC. (1)证明:平面AEC⊥平面AFC, (2)求直线AE与直线CF所成角的余弦值. (2)解 如图,以G为坐标原点,分别以,的方向为x轴,y轴正方向,||为单位长,建立空间直角坐标系G-xy ,由(1)可得A(0,-,0),E(1,0,),F,C(0,,0),所以=(1,,),=. 故cos〈,〉==-. 所以直线AE与直线CF所成角的余弦值为. 7.(2014·江苏,16)如图,在三棱锥P-ABC中,D,E,F分别为棱PC,AC,AB的中点.已知PA⊥AC,PA=6,BC=8,DF=5. 求证:(1)直线PA∥平面DEF; (2)平面BDE⊥平面ABC. 8.(2014·新课标全国Ⅱ,18)如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,E为PD的中点. (1)证明:PB∥平面AEC; (2)设二面角D-AE-C为60°,AP=1,AD=,求三棱锥E-ACD的体积. 【解析】(1)证明 连接BD交AC于点O,连接EO. 因为ABCD为矩形,所以O为BD的中点. 又E为PD的中点,所以EO∥PB. 又因为EO⊂平面AEC,PB⊄平面AEC, 所以PB∥平面AEC. (2)解 因为PA⊥平面ABCD,ABCD为矩形,所以AB,AD,AP两两垂直.[来 可取n1=. 又n2=(1,0,0)为平面DAE的法向量,由题设知|cos〈n1,n2〉|=,即=,解得m=.因为E为PD的中点,所以三棱锥E-ACD的高为,三棱锥E-ACD的体积V=××××=.学 查看更多