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1、 線面垂直與面面垂直 基礎(chǔ)要點(diǎn)線面垂直 面面垂直線線垂直、若直線與平面所成的角相等,則平面與的位置關(guān)系是( B ) A、 B、不一定平行于 C、不平行于 D、以上結(jié)論都不正確、在斜三棱柱,又,過作底面ABC,垂足為H ,則H一定在( B ) A、直線AC上 B、直線AB上 C、直線BC上 D、ABC的內(nèi)部、如圖示,平面平面,與兩平面所成的角分別為和,過A、B分別作兩平面交線的垂線,垂足為,則( A ) A、2:1 B、3:1 C、3:2 D、4:3、如圖示,直三棱柱中,,DC上有一動點(diǎn)P,則周長的最小值是5.已知長方體中,,若棱AB上存在點(diǎn)P,使得,則棱AD長的取值范圍是 。題型一:直線、平面
2、垂直的應(yīng)用1.(2014,江蘇卷)如圖,在三棱錐P-ABC中,D,E,F(xiàn)分別為棱PC,AC,AB的中點(diǎn). 已知.求證:(1) ;(2) .證明: (1) 因?yàn)镈,E分別為棱PC,AC的中點(diǎn),所以DEPA. 又因?yàn)镻A 平面DEF,DE 平面DEF,所以直線PA平面DEF. (2) 因?yàn)镈,E,F(xiàn)分別為棱PC,AC,AB的中點(diǎn),PA6,BC8,所以DEPA,DEPA3,EFBC4. 又因 DF5,故DF2DE2EF2,所以DEF90,即DE丄EF. 又PAAC,DEPA,所以DEAC. 因?yàn)锳CEFE,AC平面ABC,EF平面ABC,所以DE平面ABC. 又DE平面BDE,所以平面BDE平面AB
3、C. 2. (2014,北京卷,文科)如圖,在三棱柱中,側(cè)棱垂直于底面,、分別為、的中點(diǎn).(1)求證:平面平面;(2)求證:平面.證明:(1)在三棱柱中,.(2)取AB的中點(diǎn)G,連接EG,F(xiàn)G、分別為、的中點(diǎn), ,則四邊形為平行四邊形,.3如圖,是所在平面外的一點(diǎn),且平面,平面平面求證分析:已知條件是線面垂直和面面垂直,要證明兩條直線垂直,應(yīng)將兩條直線中的一條納入一個平面中,使另一條直線與該平面垂直,即從線面垂直得到線線垂直證明:在平面內(nèi)作,交于因?yàn)槠矫嫫矫嬗?,平面,且,所以又因?yàn)槠矫妫谑怯辛硗馄矫?,平面,所以由及,可知平面因?yàn)槠矫?,所以說明:在空間圖形中,高一級的垂直關(guān)系中蘊(yùn)含著低一級的垂
4、直關(guān)系,通過本題可以看到,面面垂直線面垂直線線垂直4.過點(diǎn)引三條不共面的直線、,如圖,若截取(1)求證:平面平面;(2)求到平面的距離 分析:要證明平面平面,根據(jù)面面垂直的判定定理,須在平面或平面內(nèi)找到一條與另一個平面垂直的直線(1)證明:,又,和都是等邊三角形,取的中點(diǎn),連結(jié),在中,在中,平面平面,平面平面或:,頂點(diǎn)在平面內(nèi)的射影為的外心,又為,在斜邊上,又為等腰直角三角形,為的中點(diǎn),平面平面,平面平面(2)解:由前所證:,平面,的長即為點(diǎn)到平面的距離,點(diǎn)到平面的距離為、如圖示,ABCD為長方形,SA垂直于ABCD所在平面,過A且垂直于SC的平面分別交SB、SC、SD于E、F、G,求證:AE
5、SB,AGSD6.在四棱錐P-ABCD中,側(cè)面PCD是正三角形,且與底面ABCD垂直,已知底面是面積為的菱形,M是PB中點(diǎn)。(1)求證:PACD(2)求證:平面PAB平面CDM7.在多面體ABCDE中,AB=BC=AC=AE=1,CD=2,面ABC,AE/CD。(1)求證:AE/平面BCD;(2)求證:平面BED平面BCD題型二、空間角的問題1.如圖示,在正四棱柱中,E為上使的點(diǎn),平面交于F,交的延長線于G,求:(1)異面直線AD與所成的角的大?。?)二面角的正弦值2.如圖,點(diǎn)在銳二面角的棱上,在面內(nèi)引射線,使與所成的角為,與面所成的角大小為,求二面角的大小分析:首先根據(jù)條件作出二面角的平面角
6、,然后將平面角放入一個可解的三角形中(最好是直角三角形),通過解三角形使問題得解解:在射線上取一點(diǎn),作于,連結(jié),則為射線與平面所成的角,再作,交于,連結(jié),則為在平面內(nèi)的射影由三垂線定理的逆定理,為二面角的平面角設(shè),在中,,在中,,是銳角,,即二面角等于說明:本題綜合性較強(qiáng),在一個圖形中出現(xiàn)了兩條直線所稱的角,斜線與平面所稱的角,二面角等空間角,這些空間角都要轉(zhuǎn)化為平面角,而且還要彼此聯(lián)系相互依存,要根據(jù)各個平面角的定義添加適當(dāng)?shù)妮o助線3.正方體的棱長為1,是的中點(diǎn)求二面角的大小分析:求二面角關(guān)鍵是確定它的平面角,按定義在二面角的棱上任取了點(diǎn),在二個半平面上分別作棱的垂線,方法雖簡便,但因與其他
7、條件沒有聯(lián)系,要求這個平面角一般是很不容易的,所以在解題中不大應(yīng)用在解題中應(yīng)用得較多的是“三垂線定理”的方法,如圖考慮到垂直于平面,在平面上的射影就是再過作的垂線,則面,過作的垂線,即為所求二面角的平面角了解:過作及的垂線,垂足分別是、,連結(jié)面,面,又,面又,為所求二面角的平面角,而,在中,在中,在中,4.PA垂直于矩形ABCD所在平面,M、E、N分別是AB、CD和PC的中點(diǎn),()求證:MN平面PAD()若二面角PDCA為,求證:平面MND平面PDC5.已知正方體中,E為棱上的動點(diǎn),(1)求證:BD (2)當(dāng)E恰為棱的中點(diǎn)時,求證:平面平面(3)在棱上是否存在一個點(diǎn)E,可以使二面角的大小為?如果存在,試確定E在棱上的位置;如果不存在,請說明理由。題型三、探索性、開放型問題1.如圖,已知正方形ABCD的邊長為2,中心為O。設(shè)平面ABCD,EC/PA,且PA=2。問當(dāng)CE為多少時,PO平面BED。2.已知ABC中,,AB平面BCD,,E、F分別是AC、AD上的動點(diǎn),且(1)求證:不論為何值,總有平面BEF平面ABC(2)當(dāng)為何值時,平面BEF平面ACD?