• 直线平面平行的判定和性质


    平行直问题的转化关系示意图

    graph LR A((线线平行))--判定=>
    <=性质-->B{线面平行} B--判定=>
    <=性质-->C((面面平行)) C--判定=>
    <=性质-->A

    [线//线xlongequal[Leftarrow 性质定理]{判定定理Rightarrow}线//面xlongequal[Leftarrow 性质定理]{判定定理Rightarrow}面//面 ]

    [线//线xlongequal[Leftarrow 性质定理]{判定定理Rightarrow}面//面 ]

    前 言

    完善三种语言:文字语言,图形语言,符号语言

    以及变换场景的应用情形;

    判定难点

    • 主从关系的转换,比如证明(A_1F// DE)不容易时,我们转而证明(DE// A_1F)可能很容易。山重水复疑无路,柳暗花明又一村。

    • 区分清楚判定定理和性质定理。

    • 平行关系的相互转化,

    常识储备

    识记如图所示的是正方体(ABCD-A'B'C'D'),有如下的常用结论:

    (1)体对角线(B'Dperp)平面(ACD')(如图1)

    证明:令体对角线(B'D)和平面(ACD')的交点是(N),由正四面体(B'-ACD')可知,

    (N)是三角形底面的中心,连接(OD'),则易知(ACperp BD)(ACperp BB'),故(ACperp B'D)

    同理(AD'perp B'D),故体对角线(B'Dperp)平面(ACD')

    (2)(DN=cfrac{1}{3}B'D)(如图1,利用等体积法)

    (3)平面(ACD'//A'BC')(如图2)

    (4)平面(ACD')与平面(A'BC')的间距是(cfrac{1}{3}B'D),即体对角线的(cfrac{1}{3})(如图2)

    (5)三棱锥(B'-ACD')是正四面体。三棱锥(D-ACD')是正三棱锥。

    (6)如果需要将正四面体或者墙角型的正三棱锥恢复还原为正方体,我们可以先画出正方体,然后在里面找出需要的正四面体或者墙角型正三棱锥。

    (7)圆内接正方形的中心就是圆心,正方形的对角线的长度就是圆的直径;球内接正方体的中心就是球心,正方体的体对角线的长度就是球的直径。

    (8)正方形的棱长设为(2a),则正方形的内切圆半径为(a),正方形的外接圆半径为(sqrt{2}a),三者的关系之比为(2:1:sqrt{2})

    正方体的棱长设为(2a),则正方体的内切球半径为(a),正方体的外接球半径为(sqrt{3}a),三者的关系之比为(2:1:sqrt{3})

    (9)正三角形的棱长设为(2a),则正三角形的内切圆半径为(cfrac{sqrt{3}}{3}a),正三角形的外接圆半径为(cfrac{2sqrt{3}}{3}a),三者的关系之比为(2sqrt{3}:1:2)

    正四面体的棱长设为(2a),则正四面体的内切球半径为(cfrac{sqrt{6 }}{6}a),正四面体的外接球半径为(cfrac{sqrt{6 }}{2}a),三者的关系之比为(2sqrt{6}:1:3)

    典例剖析

    • 线线平行

    例10【2019届高三理科数学三轮模拟试题】在正方体(ABCD-A_1B_1C_1D_1)中,点(O)是四边形(ABCD)的中心,关于直线(A_1O),下列说法正确的是【】

    $A.A_1O//D_1C$ $B.A_1Operp BC$ $C.A_1O//平面B_1CD_1$ $D.A_1Operp平面AB_1D_1$

    分析:由于题目中给定点(O)是下底面的中心,故我们想到也做出上底面的中心(E),如图所示,

    当连结(CE)时,我们就很容易看出(A_1O//CE),以下做以说明;

    由于(OC//A_1E),且(OC=A_1E),则可知(A_1O//CE)

    又由于(A_1O ot subset 面B_1CD_1)(CE subset 面B_1CD_1),故(A_1O//平面B_1CD_1) ,故选(C)

    此时,我们也能轻松的排除(A)(B)(D)三个选项是错误的。

    • 线面平行

    例1【2016江苏高考卷】如图,在直三棱柱(ABC-A_1B_1C_1)中,(D)(E)分别是(AB)(BC)的中点,点(F)在侧棱(BB_1)上,且(B_1Dperp A_1F)(A_1C_1perp A_1B_1)

    求证:(1)直线(DE//)平面(A_1C_1F).

    分析:现在需要(Leftarrow)直线(DE//)平面(A_1C_1F)

    (Leftarrow)直线(DE//)平面(A_1C_1F)内的某直线(?)

    某条直线可能是三角形的边界线,三角形中线,高线,中位线,或者需要我们做出的某条辅助直线。

    证明:因为(D)(E)分别是(AB)(BC)的中点,则有(DE//AC//A_1C_1)

    又因为直线(A_1C_1subsetneqq)平面(A_1C_1F)

    (DE otsubseteq)平面(A_1C_1F),则直线(DE//)平面(A_1C_1F)

    求证(2)平面(B_1DEperp)平面(A_1C_1F).

    分析:(Leftarrow)平面(B_1DEperp)平面(A_1C_1F)

    (Leftarrow)一个面内的某条直线(perp)另一个面内的两条相交直线。

    此时往往需要结合图形及已知条件来确定,比如将一个面内的某条直线暂时确定为直线(A_1F)

    那么此时就需要在另一个平面(B_1DE)内找两条相交直线,且都要能证明和直线(A_1F)

    如果能找到,则这样的思路就基本固定下来了,

    思路一大致为:(A_1Fperpegin{cases}B_1D\ DEend{cases})

    从而转证(DEperp A_1F),从而转证(A_1C_1perp A_1F)

    从而转证(A_1C_1perp)包含(A_1F)的平面(ABB_1A_1)

    从而转证(A_1C_1perpegin{cases}A_1B_1\ A_1Aend{cases})

    思路二大致为:(B_1Dperpegin{cases}A_1F\ A_1C_1end{cases})

    从而转证(A_1C_1perp B_1D)

    从而转证(A_1C_1perp)包含(B_1D_1)的平面(ABB_1A_1)

    从而转证(A_1C_1perpegin{cases}A_1B_1\ A_1Aend{cases})

    证明:你能自主写出证明过程吗?

    【反思提升】上述解答中的思路一中,在分析需要证明(A_1Fperp DE)时,包含了视角上的转换,如证明(A_1Fperp DE)不容易时,我们转而证明(DEperp A_1F),即转证(A_1C_1perp A_1F),从而接下来就可以考虑证明线面垂直,从而转证(A_1C_1perp)包含(A_1F)的平面(ABB_1A_1)

    例8已知底面是平行四边形的四棱锥(P-ABCD),点(E)(PD)上,且(PE:ED=2:1),在棱(PC)上是否存在一点(F),使得(BF//)(AEC),证明并说出点(F)的位置。相关课件

    分析:在棱(PC)上存在一点(F)(F)(PC)的中点,使得(BF//)(AEC),理由如下:

    (PE)的中点(H)(PC)的中点(F),联结(BF)(HF)(BH),联结(AC)(BD),交点为(O)

    则由(HF)(Delta PEC)的底边(EC)的中位线,故(HF//EC)

    (EO)(Delta DBH)的底边(BH)的中位线,故(BH//EO)

    (说明:这样的话,平面(BHF)内的两条相交直线(HF)(BH)分别平行与另一个平面(AEC)内的两条相交直线(EO)(EC),则这两个平面就平行)

    又由于(HFsubsetneqq)平面(BHF)(BHsubsetneqq)平面(BHF)(BHcap HF=H)

    (EOsubsetneqq)平面(AEC)(ECsubsetneqq)平面(AEC)(EOcap EC=E)

    则平面(BHF//)平面(AEC)

    (BFsubsetneqq)平面(BHF)

    则有(BF//)平面(AEC),猜想得证。

    • 面面平行

    例19【2018宝鸡市高三数学第一次质量检测第9题】已知四棱锥(S-ABCD)的底面为平行四边形,且(SDperp 面ABCD)(AB=2AD=2SD)(angle DCB=60^{circ})(M、N)分别是(SB、SC)的中点,过(MN)作平面(MNPQ)分别与线段(CD、AB)相交于点(P、Q)

    (1).在图中作出平面(MNPQ),使面(MNPQ//面SAD)(不要求证明);

    分析:如图所示,点(P、Q)分别是线段(CD、AB)的中点,联结(NP、PQ、QM)所得的平面即为所求做的平面。

    反思总结:1、一般的考法是题目作出这样的平面,然后要求我们证明面面平行,现在是要求我们利用面面平行的判定定理作出这样的平面,应该是要求提高了。

    2、注意图中的线的虚实。

    (2).【文】若(|overrightarrow{AB}|=4),在(1)的条件下求多面体(MNCBPQ)的体积。

    【理】若(overrightarrow{AQ}=lambda overrightarrow{AB}),是否存在实数(lambda),使二面角(M-PQ-B)的平面角大小为(60^{circ})?若存在,求出(lambda)的值;若不存在,请说明理由。

    【文科】法1:<img src="http://images2017.cnblogs.com/blog/992978/201801/992978-20180121211933349-425986972.png" / >

    如图所示,连接(PB、NB),有题目可知在(1)的情形下,平面(MNPQ)与平面(ABCD)垂直,由题目可知,(AB=4)(BC=PC=2)(SD=2)(NP=1)

    (SDperp面ABCD)(NP//SD),则(NPperp 面ABCD)

    (Delta PCB)是边长为2的等边三角形,则(V_{N-PBC}=cfrac{1}{3}cdot S_{Delta PBC}cdot |NP|=cfrac{1}{3}cdot cfrac{sqrt{3}}{4}cdot 4cdot 1=cfrac{sqrt{3}}{3})

    (MN//BC)(MN perp面SAD),面(MNPQ)是直角梯形,(MN=NP=1)(PQ=2)

    连接(BD)(PQ)于点(H),在(Delta ABD)中,由余弦定理可知,(BD=2sqrt{3})(AB^2=AD^2+BD^2),则(BDperp AD)

    (BHperp PQ),且(BHperp NP),故(BHperp 面MNPQ)

    (V_{B-MNPQ}=cfrac{1}{3}cdot S_{MNPQ}cdot |BH|=cfrac{1}{3}cdot cfrac{(1+2)cdot 1}{2}cdot sqrt{3}=cfrac{sqrt{3}}{2})

    (V_{MNCBPQ}=V_{B-MNPQ}+V_{N-PBC}=cfrac{sqrt{3}}{2}+cfrac{sqrt{3}}{3}=cfrac{5sqrt{3}}{6})

    法2:

    待补充。

    【理科】待补充。

  • 相关阅读:
    数组模拟队列
    数组模拟栈
    数组实现双链表
    别再傻傻地说电脑内存不够用了,望周知!
    电脑内存又不够了?六个方法拯救你的C盘!
    jsp基础语法与指令
    最新的web.xml配置代码
    浅谈Session技术
    浅谈cookie技术
    Javaweb编程之Response下载文件
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/11187579.html
Copyright © 2020-2023  润新知