2016届高考数学大一轮复习 第7章 第5节 直线、平面垂直的判定及其性质课件 文 新人教版
高考数学大一轮复习 第七章 立体几何 7.5 直线、平面垂直的判定及其性质课件 文

【解】 (1)证明:因为D,E分别为AC,AB的中点,所 以DE∥BC. 因为DE⊄平面A1CB,所以DE∥平面A1CB. (2)证明:由已知得AC⊥BC且DE∥BC,所以DE⊥AC. 所以DE⊥A1D,DE⊥CD,所以DE⊥平面A1DC. 而A1F⊂平面A1DC,所以DE⊥A1F. 因为A1F⊥CD,所以A1F⊥平面BCDE, 所以A1F⊥BE.
l⊂β
l⊥α 交线
α⊥β
l⊂β
α∩β=
【调研3】
(2015· 新课标全国卷Ⅰ)如图,四边形ABCD为
Hale Waihona Puke 菱形,G为AC与BD的交点,BE⊥平面ABCD.
(1)证明:平面AEC⊥平面BED; (2)若∠ABC=120° ,AE⊥EC,三棱锥E—ACD的体积为 6 ,求该三棱锥的侧面积. 3
【解】 (1)证明:因为四边形ABCD为菱形,所以 AC⊥BD. 因为BE⊥平面ABCD,所以AC⊥BE.故AC⊥平面BED. 又AC⊂平面AEC,所以平面AEC⊥平面BED.
突破考点01
高考真题演练 突破考点02 课时作业 突破考点03
突破考点 01
线面垂直的判定与性质
(高频考点型——多维探究)
直线与平面垂直 (1)定义:若直线l与平面α内的________一条直线都垂 直,则直线l与平面α垂直. (2)判定定理:一条直线与一个平面内的两条________直 线都垂直,则该直线与此平面垂直(线线垂直⇒线面垂 直).即:a⊂α,b⊂α,l⊥a,l⊥b,a∩b=P⇒________. (3)性质定理:垂直于同一个平面的两条直线 ________.即:a⊥α,b⊥α⇒________.
有关线面垂直中的探索性问题
【调研2】
(2012· 北京卷)如图(1),在Rt△ABC中,
高三数学一轮总复习第七章立体几何7.5直线平面垂直的判定及其性质课件

1.已知平面α,β,直线l,若α⊥β,α∩β=l,则( ) A.垂直于平面β的平面一定平行于平面α B.垂直于直线l的直线一定垂直于平面α C.垂直于平面β的平面一定平行于直线l D.垂直于直线l的平面一定与平面α、β都垂直 解析:A中平面可与α平行或相交,不正确。 B中直线可与α垂直或斜交,不正确。 C中平面可与直线l平行或相交,不正确。 答案:D
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(3)若SA=SD,M为BC的中点,在棱SC上是否存在点N,使得平面DMN⊥平面 ABCD?并证明你的结论。
解析:(3)存在点N为SC的中点, 使得平面DMN⊥平面ABCD。 连接PC、DM交于点O,连接PM、SP、NM、ND、NO, 因为PD∥CM, 且PD=CM, 所以四边形PMCD为平行四边形,所以PO=CO。 又因为N为SC的中点,所以NO∥SP。 易知SP⊥AD, 因为平面SAD⊥平面ABCD,平面SAD∩平面ABCD= AD,且SP⊥AD, 所以SP⊥平面ABCD,所以NO⊥平面ABCD。 又因为NO⊂平面DMN,所以平面DMN⊥平面ABCD。
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(2)若AB=BC,求证:BD⊥面SAC。
证明: (2)方法一:若AB=BC,则BD⊥AC, 由(1)可知,SD⊥面ABC,而BD⊂面ABC, ∴SD⊥BD, ∵SD⊥BD,BD⊥AC,SD∩AC=D, ∴BD⊥面SAC。 方法二:若AB=BC,则BD⊥AC。由(1)知SD⊥平面ABC,又SD⊂平面SAC, ∴平面ABC⊥平面SAC, 又平面ABC∩平面SAC=AC。 ∴BD⊥平面SAC。
条直线和这个平面所成的角。如图, □10 ____∠__P_A_O______就是斜线AP与平面α所成的
□ 角。 (2)线面角θ的范围:θ∈
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___0_,__π2_ _____。
(全国版)高考数学一轮复习第7章立体几何第5讲直线、平面垂直的判定及性质课件

解 (1)证明:由已知∠BAP=∠CDP=90°, 得 AB⊥AP,CD⊥PD. 由于 AB∥CD,故 AB⊥PD,从而 AB⊥平面 PAD. 又 AB⊂平面 PAB, 所以平面 PAB⊥平面 PAD.
(2)如图,在平面 PAD 内作 PE⊥AD,垂足为 E. 由(1)知,AB⊥平面 PAD,故 AB⊥PE,AB⊥AD, 可得 PE⊥平面 ABCD.
∵CG⊥平面 ABC,∴VG-ABC=13S△ABC×CG=43. 由(1)知 AB⊥BG,CG=2=BC, BG= BC2+CG2= 22+22=2 2, ∴S△ABG=12AB×BG=2 2. 设点 C 到平面 ABG 的距离为 h,则 ∴VC-ABG=13S△ABG·h=23 2h=VG-ABC=34, ∴h= 2. 即点 C 到平面 ABG 的距离为 2.
2.[2018·浙江模拟]设 m,n 是两条不同的直线,α,β 是两个不同的平面,下列命题正确的是( )
A.若 m⊥n,n∥α,则 m⊥α B.若 m∥β,β⊥α,则 m⊥α C.若 m⊥β,n⊥β,n⊥α,则 m⊥α D.若 m⊥n,n⊥β,β⊥α,则 m⊥α
解析 对于选项 A,B,D,均能举出 m⊥α 的反例; 对于选项 C,若 m⊥β,n⊥β,则 m∥n,又 n⊥α,∴m⊥α. 故选 C.
所以 F 为 A1B 的中点,所以 EF∥BC1. 因为 BC1⊂平面 BB1C1C,EF⊄平面 BB1C1C, 所以 EF∥平面 BB1C1C.
(2)在矩形 BCC1B1,BC= 2BB1, 所以 tan∠CBC1= 22,tan∠B1MB= 2. 所以 tan∠CBC1·tan∠B1MB=1. 所以∠CBC1+∠B1MB=π2.所以 BC1⊥B1M. 因为 EF∥BC1,所以 EF⊥B1M. 在正三棱柱 ABC-A1B1C1 中,底面 ABC⊥平面 BB1C1C. 因为 M 为 BC 的中点,AB=AC,所以 AM⊥BC. 因为平面 ABC∩平面 BB1C1C=BC,
2016版高考数学大一轮复习课件:第7章-第5节直线、平面垂直的判定及其性质

又因为 BE⊄平面 PAD,AD⊂平面 PAD,
课
核
时
心 考
所以 BE∥平面 PAD.
限 时
向
检
测
菜单
第二十五页,编辑于星期五:二十三点 五十六 分。
名师金典·新课标高考总复习·理科数学
(3)因为 AB⊥AD,而且四边形 ABED 为平行四边形,
所以 BE⊥CD,AD⊥CD.
基 础
由(1)知 PA⊥底面 ABCD,
方 法 技 巧
核 心 考 向
菜单
课 时 限 时 检 测
第二十四页,编辑于星期五:二十三点 五十六 分。
名师金典·新课标高考总复习·理科数学
基
础 知
(2)因为 AB∥CD,CD=2AB,E 为 CD 的中点,
识
点
所以 AB∥DE,且 AB=DE.
方 法 技 巧
所以四边形 ABED 为平行四边形.
所以 BE∥AD.
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基 础 知 识 点
6.(2014·浙江高考)设 m,n 是两条不同的直线,α,β 是 两个不同的平面( )
方 法 技 巧
A.若 m⊥n,n∥α,则 m⊥α
B.若 m∥β,β⊥α,则 m⊥α
C.若 m⊥β,n⊥β,n⊥α,则 m⊥α
核
D.若 m⊥n,n⊥β,β⊥α,则 m⊥α
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基 础 知 识 点
规律方法 1 1.证明直线和平面垂直的常用方法有:(1) 判定定理;(2)垂直于平面的传递性(a∥b,a⊥α⇒b⊥α);(3)
方 法 技 巧
面面平行的性质(a⊥α,α∥β⇒a⊥β);(4)面面垂直的性质.
高考数学大一轮复习 7.5直线、平面垂直的判定及其性质课件 理

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1.证明线面垂直的方法 (1)线面垂直的定义:a 与 α 内任何直线都垂直⇒a⊥α;
(2)判定定理 1: ml⊥、mn,⊂lα⊥,nm∩n=A⇒l⊥α; (3)判定定理 2:a∥b,a⊥α⇒b⊥α; (4)面面平行的性质:α∥β,a⊥α⇒a⊥β; (5)面面垂直的性质:α⊥β,α∩β=l,a⊂α,a⊥l⇒a⊥β.
在证明两平面垂直时一般先从现有的直线中寻找平面的 垂线,若这样的直线图中不存在,则可通过作辅助线来解决.
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热点命题·突破 02
考点突破 解码命题
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直线与平面垂直的判定与性质 【例 1】 如图所示,在四棱锥 P—ABCD 中,PA⊥ 底面 ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA= AB=BC,E 是 PC 的中点.
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C 中,因为 CF∥AB,AB⊂平面 PAB,CF⊄平面 PAB, 所以 CF∥平面 PAB; 而 D 中 CF 与 AD 不垂直,故选 D.
答案:D
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5.如图,在三棱锥 D—ABC 中,若 AB=CB,AD= CD,E 是 AC 的中点,则下列命题中正确的有________(填 序号).
“×”)
(1) 直 线 l 与 平 面 α 内 的 无 数 条 直 线 都 垂 直 , 则
l⊥α.( )
(2)若直线 a⊥平面 α,直线 b∥α,则直线 a 与 b 垂
直.( )
(3)直线 a⊥α,b⊥α,则 a∥b.( )
答案:(1)× (2)√ (3)√
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8
2.(2014·辽宁卷)已知 m,n 表示两条不同直线,α 表示 平面,下列说法正确的是( )
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高考一轮复习第7章立体几何第5讲直线平面垂直的判定与性质

第五讲 直线、平面垂直的判定与性质知识梳理·双基自测 知识梳理知识点一 直线与平面垂直 (1)直线与平面垂直①定义:若直线l 与平面α内的_任意__一条直线都垂直,则直线l 与平面α垂直.②判定定理:一条直线与一个平面内的两条_相交__直线都垂直,则该直线与此平面垂直(线线垂直⇒线面垂直).即:a ⊂α,_b ⊂α__,l ⊥a ,l ⊥b ,a∩b=P ⇒l ⊥α.③性质定理:垂直于同一个平面的两条直线_平行__.即:a ⊥α,b ⊥α⇒_a ∥b__. (2)直线与平面所成的角①定义:平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的_锐角__,叫做这条斜线和这个平面所成的角. 若直线与平面平行或直线在平面内,直线与平面所成角为_0__,若直线与平面垂直,直线与平面所成角为_π2__.②线面角θ的范围:θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2.知识点二 平面与平面垂直 (1)二面角的有关概念①二面角:从一条直线出发的_两个半平面__所组成的图形叫做二面角.②二面角的平面角:以二面角的棱上任意一点为端点,在两个半平面内分别作与棱_垂直__的射线,则两射线所成的角叫做二面角的平面角.③二面角θ的范围:θ∈[0,π]. (2)平面与平面垂直①定义:两个平面相交,如果它们所成的二面角是_直二面角__,就说这两个平面互相垂直. ②判定定理:一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直.即:a ⊂α,a ⊥β⇒_α⊥β__. ③性质定理:两个平面垂直,则一个平面内垂直于_交线__的直线与另一个平面垂直.即:α⊥β,a ⊂α,α∩β=b ,a ⊥b ⇒_a ⊥β__.重要结论1.若两条平行线中的一条垂直于一个平面,则另一条也垂直于这个平面.2.若一条直线垂直于一个平面,则它垂直于这个平面内的任何一条直线(证明线线垂直的一个重要方法).3.垂直于同一条直线的两个平面平行.4.一条直线垂直于两平行平面中的一个,则这条直线与另一个平面也垂直.双基自测题组一走出误区1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)直线l与平面α内的无数条直线都垂直,则l⊥α.(×)(2)垂直于同一个平面的两平面平行.( ×)(3)若直线a⊥α,b⊥α,则a∥b.( √)(4)若α⊥β,a⊥β,则a∥α.(×)(5)若直线a⊥平面α,直线b∥α,则直线a与b垂直.( √)(6)若平面α内的一条直线垂直于平面β内的无数条直线,则α⊥β.(×)题组二走进教材2.(多选题)(必修2P73T1)下列命题中正确的是( ABC )A.如果平面α⊥平面β,那么平面α内一定存在直线平行于平面βB.如果平面α不垂直于平面β,那么平面α内一定不存在直线垂直于平面βC.如果平面α⊥平面γ,平面β⊥平面γ,α∩β=l,那么l⊥平面γD.如果平面α⊥平面β,那么平面α内所有直线都垂直于平面β[解析] 对于D,若平面α⊥平面β,则平面α内的直线可能不垂直于平面β,即与平面β的关系还可以是斜交、平行或在平面β内,其他选项均是正确的.题组三走向高考3.(2017·课标全国Ⅲ)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为棱CD的中点,则( C )A.A1E⊥DC1B.A1E⊥BDC.A1E⊥BC1D.A1E⊥AC[解析] ∵A1B1⊥平面BCC1B1,BC1⊂平面BCC1B1,∴A1B1⊥BC1,又BC1⊥B1C,且B1C∩A1B1=B1,∴BC1⊥平面A1B1CD,又A1E⊂平面A1B1CD,∴BC1⊥A1E.故选C.4.(2019·北京)已知l,m是平面α外的两条不同直线.给出下列三个论断:①l⊥m;②m∥α;③l⊥α.以其中的两个论断作为条件,余下的一个论断作为结论,写出一个正确的命题:_若l⊥α,l⊥m,则m∥α.(或若l⊥α,m∥α,则l⊥m)__.[解析] 由l,m是平面α外的两条不同直线,及线面平行的判定定理得:若l⊥α,l⊥m,则m∥α,若l⊥α,m∥α,则由线面垂直的性质和线面平行的性质得l⊥m,∴若l⊥α,m∥α,则l⊥m,故答案为:若l⊥α,l⊥m,则m∥α.(或若l⊥α,m∥α,则l⊥m).5.(2020·全国Ⅱ(节选))如图,已知三棱柱ABC-A1B1C1的底面是正三角形,侧面BB1C1C是矩形,M,N分别为BC,B1C1的中点,P为AM上一点.过B1C1和P的平面交AB于E,交AC于F.证明:AA1∥MN,且平面A1AMN⊥平面EB1C1F.[证明] ∵M,N分别为BC,B1C1的中点,∴MN∥BB1又AA1∥BB1,∴MN∥AA1在等边△ABC中,M为BC中点,则BC⊥AM.又∵侧面BB1C1C为矩形,∴BC⊥BB1∵MN∥BB1,MN⊥BC由MN∩AM=M,MN,AM⊂平面A1AMN∴BC⊥平面A1AMN又∵B1C1∥BC,且B1C1⊄平面ABC,BC⊂平面ABC,∴B1C1∥平面ABC又∵B1C1⊂平面EB1C1F,且平面EB1C1F∩平面ABC=EF∴B1C1∥EF,∴EF∥BC又∵BC⊥平面A1AMN∴EF⊥平面A1AMN∵EF⊂平面EB1C1F∴平面EB1C1F⊥平面A1AMN.考点突破·互动探究考点一空间垂直关系的基本问题——自主练透例1 (1)(2021·河北保定七校联考)设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,p:m⊥n,若p是q的必要条件,则q可能是( B )A.q:m⊥α,n∥β,α⊥βB.q:m⊂α,n⊥β,α∥βC.q:m⊥α,n⊥β,α∥βD.q:m⊂α,n∥β,α⊥β(2)(2019·陕西汉中质检一)已知l ,m 表示两条不同的直线,α,β表示两个不同的平面,l ⊥α,m ⊂β,则有下面四个命题:①若α∥β,则l ⊥m ,②若α⊥β,则l ∥m ;③若l ∥m ,则α⊥β;④若l ⊥m ,则α∥β.其中所有正确的命题是( A )A .①③B .①④C .②③D .①②③④(3)(多选题)(2021·四川成都诊断改编)已知α,β是空间中两个不同的平面,m ,n 是空间中两条不同的直线,则下列说法错误的是( ABD )A .若m ∥α,n ∥β,且α∥β,则m ∥nB .若m ∥α,n ∥β,且α⊥β,则m ∥nC .若m ⊥α,n ∥β,且α∥β,则m ⊥nD .若m ⊥α,n ∥β,且α⊥β,则m ⊥n[解析] (1)由题知q 能推出p :m ⊥n.对A ,当m ∥n 时仍然可以有m ⊥α,n ∥β,α⊥β.故A 错误.对B ,n ⊥β,α∥β,则n ⊥α,又m ⊂α,则m ⊥n.故B 正确.对C ,m ⊥α,α∥β则m ⊥β,又n ⊥β,故m ∥n.故C 错误.对D ,当α⊥β且相交于m 时,若n ∥m ,也满足m ⊂α,n ∥β.故D 错误.⎭⎬⎫⎭⎪⎬⎪⎫2l ⊥α α∥β⇒l ⊥βm ⊂β⇒l ⊥m ,①对;⎭⎬⎫⎭⎪⎬⎪⎫l ∥m l ⊥α⇒m ⊥α m ⊂β⇒α⊥β,③对;由图可知②④错.故选A .(3)由m ∥α,n ∥β,且α∥β,得m ∥n 或m 与n 相交,或m 与n 异面,故A 错误;由m ∥α,n ∥β,且α⊥β,得m ∥n 或m 与n 相交或m 与n 异面,故B 错误;由m ⊥α,α∥β,得m ⊥β,又n ∥β,则m ⊥n ,故C 正确;由m ⊥α,n ∥β且α⊥β,得m ∥n 或m 与n 相交或m 与n 异面,故D 错误,故选A 、B 、D .名师点拨解决空间中线面、面面垂直的问题有以下三种方法:(1)依据相关定理得出结论.(2)结合符合题意的模型(如构造正方体、长方体)作出判断,或借助笔、纸、桌面进行演示,注意能平移或旋转的线,让其动动再判断.(3)否定命题时只需举一个反例即可.〔变式训练1〕(1)(2021·东北三省三校模拟)已知α,β是不重合的平面,m ,n 是不重合的直线,则m ⊥α的一个充分条件是( C )A .m ⊥n ,n ⊂αB .m ∥β,α⊥βC .n ⊥α,n ⊥β,m ⊥βD .α∩β=n ,α⊥β,m ⊥n(2)(2021·福建福州调研)已知两条直线m ,n 和两个平面α,β,下列命题正确的是( A ) A .若m ⊥α,n ⊥β,且m ⊥n ,则α⊥β B .若m ∥α,n ∥β,且m ∥n ,则α∥β C .若m ⊥α,n ∥β,且m ⊥n ,则α⊥β D .若m ⊥α,n ∥β,且m ∥n ,则α∥β[解析] (1)对于答案A :m ⊥n ,n ⊂α,得出m 与α是相交的或是垂直的,或m ⊂α,故A 错;答案B :m ∥β,α⊥β,得出m 与α是相交的、平行的都可,故B 错;答案C :n ⊥α,n ⊥β,得出α∥β,再m ⊥β得出m ⊥α,故C 正确.⎭⎪⎬⎪⎫2m ⊥αm ⊥n⇒n ⊂α或n ∥α.若n ⊂α,又n ⊥β,∴α⊥β;若n ∥α,则存在l ⊂α且l ∥n ,又n ⊥β,∴l ⊥β,∴α⊥β,故A 正确;事实上,在B 中条件下,α、β可能相交;在C 中条件下,α、β可能平行;在D 的条件下,α⊥β,故选A .考点二 直线与平面垂直的判定与性质——多维探究角度1 线、面垂直的判定例2 如图所示,已知PA ⊥矩形ABCD 所在平面,M ,N 分别是AB ,PC 的中点.(1)求证:MN ⊥CD ;(2)若∠PDA =45°,求证:MN ⊥平面PCD . [证明] 解法一:(1)连接AC ,AN ,BN ,∵PA ⊥平面ABCD ,∴PA ⊥AC ,在Rt △PAC 中,N 为PC 中点. ∴AN =12PC .∵PA ⊥平面ABCD ,∴PA ⊥BC . 又BC ⊥AB ,PA∩AB=A , ∴BC ⊥平面PAB ,∴BC ⊥PB .从而在Rt △PBC 中,BN 为斜边PC 上的中线, ∴BN =12PC .∴AN =BN ,∴△ABN 为等腰三角形. 又M 为底边AB 的中点,∴MN ⊥AB ,又AB ∥CD ,∴MN ⊥CD . (2)∵PA ⊥平面ABCD ,∴PA ⊥AD . 又∠PDA =45°,∴AP =AD .∵四边形ABCD 为矩形,∴AD =BC ,∴PA =BC . 连接PM ,CM ,又∵M 为AB 的中点,∴AM =BM. 而∠PAM =∠CBM =90°,∴Rt △PAM ≌Rt △CBM. ∴PM =CM ,又N 为PC 的中点,∴MN ⊥PC . 由①知MN ⊥CD ,PC∩CD=C ,∴MN ⊥平面PCD . 解法二:∵PA ⊥平面ABCD , ∴PA ⊥AD ,PA ⊥AB ,又AB ⊥AD ,∴PA 、AB 、AD 两两垂直,如图建立空间直角坐标系,不妨设C(a ,b,0),P(0,0,c),则D(0,b,0),M ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2,0,0,N ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2,b 2,c 2, (1)由MN →=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,b 2,c 2,CD →=(-a,0,0),∴MN →·CD →=0,∴MN ⊥CD . (2)∵∠PDA =45°,∴b =c , 又PC →=(a ,b ,-b),∴MN →·PC →=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,b 2,b 2·(a,b ,-b)=0,∴MN ⊥PC ,又MN ⊥CD , ∴MN ⊥平面PCD . 角度2 线、面垂直的性质例3 (2021·河北“五个一联盟”联考,节选)如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,B 1C 1⊥平面AA 1C 1C ,D 是AA 1的中点,△ACD 是边长为1的等边三角形.证明:CD ⊥B 1D .[证明] ∵△ACD 是边长为1的等边三角形, ∴∠ADC =60°,∠DA 1C 1=120°. ∵D 是AA 1的中点,△ACD 的边长为1, ∴AD =A 1D =A 1C 1=1,即△A 1C 1D 是等腰三角形, ∴∠A 1DC 1=30°,从而∠CDC 1=90°,即CD ⊥C 1D . ∵B 1C 1⊥平面AA 1C 1C ,且CD ⊂平面AA 1C 1C , ∴B 1C 1⊥CD .∵B 1C 1∩C 1D =C 1,B 1C 1⊂平面B 1C 1D ,C 1D ⊂平面B 1C 1D , ∴CD ⊥平面B 1C 1D .∵B 1D ⊂平面B 1C 1D ,∴CD ⊥B 1D .名师点拨1.证明线线垂直的常用方法 (1)利用特殊图形中的垂直关系. (2)利用等腰三角形底边中线的性质. (3)利用勾股定理的逆定理. (4)利用直线与平面垂直的性质. (5)向量法:a ⊥b ⇔a·b=0. 2.证明线面垂直的常用方法(1)利用判定定理,它是最常用的思路.(2)利用线面垂直的性质:若两平行线之一垂直于平面,则另一条线必垂直于该平面. (3)利用面面垂直的性质:①两平面互相垂直,在一个平面内垂直于交线的直线垂直于另一平面.②若两相交平面都垂直于第三个平面,则它们的交线垂直于第三个平面. (4)向量法:证明直线的方向向量与平面的法向量平行. 〔变式训练2〕(1)(角度1)(2020·河南六市一模)在如图所示的几何体中,ABC -A 1B 1C 1为三棱柱,且AA 1⊥平面ABC ,四边形ABCD 为平行四边形,AD =2CD .∠ADC =60°,若AA 1=AC ,求证:AC 1⊥平面A 1B 1CD .(2)(角度2)(2021·湖南炎德英才大联考,节选)如图,圆柱OQ 的上,下底面圆的圆心分别为Q ,O ,四边形ABCD 是圆柱OQ 的轴截面,点P 在圆柱OQ 的下底面圆周上,G 是DP 的中点,圆柱OQ 的底面圆的直径AB =4,母线AD =AP =2 3.求证:AG ⊥BD .[证明] (1)证法1:∵AD =2CD ,∠ADC = 60°, ∴DC ⊥AC ,又AA 1⊥平面ABC ,∴AA 1⊥DC . ∴DC ⊥平面AA 1C 1C ,又AC 1⊂平面AA 1C 1C , ∴DC ⊥AC 1,∵AA 1=AC ,∴四边形AA 1C 1C 为菱形,∴AC 1⊥A 1C , 而DC∩A 1C =C ,∴AC 1⊥平面A 1B 1CD . 证法2:∵AD =2CD ,∠ADC =60°,∴∠ACD =90°,则CD ,CA ,CC 1两两垂直.如图,建立空间直角坐标系C -xyz.不妨设CD =1,则C(0,0,0),D(1,0,0),A(0,3,0),C 1(0,0,3),A 1(0,3,3). ∴AC 1→=(0,-3,3),CD →=(1,0,0),CA 1→=(0,3,3).易得AC 1→·CD →=0,AC 1→·CA 1→=0.∴AC 1⊥CD ,AC 1⊥CA 1,又∵CD∩CA 1=C , ∴AC 1⊥平面A 1B 1CD .(2)证法1:∵AD =AP ,又G 是DP 的中点, ∴AG ⊥DP.①∵AB 为圆O 的直径,∴AP ⊥BP ,易知DA ⊥底面ABP ,∴DA ⊥BP ,而AD∩AP=A , ∴BP ⊥平面ADP ,又AG ⊂平面ADP ,∴BP ⊥AG ,②∴由①②可知:AG ⊥平面BDP ,又BD ⊂平面BDP , ∴AG ⊥BD .证法2:∵AB 为⊙O 的直径,∴PA ⊥PB ,如图建立空间直角坐标系,由题意知P(0,0,0),A(0,23,0),B(2,0,0),D(0,23,23),G(0,3,3), ∴AG →=(0,-3,3),BD →=(-2,23,23), ∴AG →·BD →=0,即AG ⊥BD .考点三 两个平面垂直的判定与性质——师生共研例4 (2020·四川成都二诊)如图,在正三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AB =4,AA 1=6,E ,F 分别为BB 1,AC 的中点.(1)求证:平面A 1EC ⊥平面ACC 1A 1; (2)求几何体AA 1EBC 的体积.[解析] (1)证明:如图,连接AC 1交A 1C 于点O ,连接OE ,OF ,在正三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,四边形ACC 1A 1为矩形,所以OA =OC 1.又因为F 为AC 的中点, 所以OF ∥CC 1且OF =12CC 1.因为E 为BB 1的中点,所以BE ∥CC 1且BE =12CC 1.所以BE ∥OF 且BE =OF.所以四边形BEOF 是平行四边形,所以BF ∥OE. 因为AB =CB ,F 为AC 的中点, 所以BF ⊥AC ,所以OE ⊥AC .因为AA 1⊥底面ABC ,所以AA 1⊥BF ,所以OE ⊥AA 1. 又AA 1,AC ⊂平面ACC 1A 1,且AA 1∩AC=A , 所以OE ⊥平面ACC 1A 1.因为OE ⊂平面A 1EC ,所以平面A 1EC ⊥平面ACC 1A 1. (2)四棱锥A 1-EB 1C 1C 的高为h =4sin 60°=23, 底面为直角梯形,面积为S =12×(3+6)×4=18,得VA 1-EB 1C 1C =13×23×18=123,故几何体AA 1EBC 的体积为VAA 1EBC =VABC -A 1B 1C 1-VA 1-EB 1C 1C =12×4×4×32×6-123=12 3.例5 (2021·黑龙江大庆市质检)在四棱锥P -ABCD 中,平面PAD ⊥平面ABCD ,PA =PD =2,四边形ABCD 是边长为2的菱形,∠DAB =60°,E 是AD 的中点.(1)求证:BE ⊥平面PAD ; (2)求点E 到平面PAB 的距离.[解析] (1)连接BD ,在△PAD 中,PA =PD =2,E 是AD 的中点, ∴PE ⊥AD ,∵平面PAD ⊥平面ABCD ,平面PAD∩平面ABCD =AD , ∴PE ⊥平面ABCD ,∴PE ⊥BE ,又∵四边形ABCD 是边长为2的菱形,∠DAB =60°, ∴△ABD 为等边三角形, ∴BE ⊥AD ,又∵PE∩AD=E ,PE ⊂平面PAD ,AD ⊂平面PAD , ∴BE ⊥平面PAD .(2)在△PAB 中,PA =AB =2,PB =6,则S △PAB =152, 在△ABE 中,AB =2,AE =1,BE =3,则S △ABE =32, 由PE ⊥面ABCD ,PE =3,得 V P -ABE =13×3×12×1×3=12,由V P -ABE =V E -PAB ,设点E 到平面PAB 的距离为h , 则13×152×h=13×32×3,则h =155, 即点E 到平面PAB 的距离为155.名师点拨(1)判定面面垂直的方法①面面垂直的定义;②面面垂直的判定定理(a ⊥β,a ⊂α⇒α⊥β).(2)在已知面面垂直时,一般要用性质定理进行转化.在一个平面内作交线的垂线,转化为线面垂直,然后进一步转化为线线垂直.(3)〔变式训练3〕(1)(2020·湖南娄底模拟)如图所示,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是菱形,∠DAB =π3,侧面PAD是等边三角形,且平面PAD ⊥平面ABCD ,E 为棱PC 上一点,若平面EBD ⊥平面ABCD ,则PE EC =_12__.(2)(2021·云南玉海一中期中)已知三棱锥P -ABC(如图1)的展开图如图2,其中四边形ABCD 为边长等于2的正方形,△ABE 和△BCF 均为正三角形.证明:平面PAC ⊥平面ABC .[解析] (1)取AD 的中点O ,连接OC 交BD 于F 点,连接EF ,∵△PAD 是等边三角形,∴PO ⊥AD ,∵OD ∥BC ,BC =2OD ,∴FC =2OF. 又∵平面PAD ⊥平面ABCD ,PO ⊥AD , ∴PO ⊥平面ABCD ,又∵平面BDE ⊥平面ABCD ,∴PO ∥平面BDE. ∴OP ∥EF ,∴PE EC =OF FC =12.故答案为:12.(2)证明:如图取AC 的中点O ,连接BO ,PO.由题意可知PA =PB =PC =2,∴PO =1,AO=BO=CO=1,∵在△PAC中,PA=PC,O为AC的中点,∴PO⊥AC.∵在△POB中,PO=1,OB=1,PB=2,∴PO2+OB2=PB2,∴PO⊥OB.∵AC∩OB=O,AC,OB⊂平面ABC,∴PO⊥平面ABC,∵PO⊂平面PAC,∴平面PAC⊥平面ABC.名师讲坛·素养提升立体几何中的轨迹问题例6 (多选题)(2021·山东青岛模拟)在如图所示的棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,点P 在侧面BCC1B1所在的平面上运动,则下列命题中正确的为( ABD )A.若点P总满足PA⊥BD1,则动点P的轨迹是一条直线B.若点P到点A的距离为2,则动点P的轨迹是一个周长为2π的圆C.若点P到直线AB的距离与到点C的距离之和为1,则动点P的轨迹是椭圆D.若点P到直线AD与直线CC1的距离相等,则动点P的轨迹是双曲线[解析] A.∵PA⊥BD1,∴P在过A且与BD1垂直的平面ACB1上,又P∈平面BCC1B,∴P的轨迹是平面ACB1与平面BCC1B1的交线B1C,故A正确;B.点P的轨迹是以A为球心,半径为2的球面与平面BCC1B1的交线,即点P的轨迹为小圆,设小圆的半径为r,球心A到平面BCC1B1的距离为1,则r=22-1=1,所以小圆周长l=2πr=2π,故B正确;C.点P到直线AB的距离就是点P到点B的距离,即平面BCC1B1内的点P满足|PB|+|PC|=1=|BC|,即满足条件的点P的轨迹就是线段BC,不是椭圆,故C不正确;D.如图,过P分别作PM⊥BC于点M,PE⊥CC1于点E,则PM⊥平面ABCD,所以PM⊥AD,过M作MN⊥AD,连接PN,PM∩MN=M,所以AD⊥平面PMN,所以PN⊥AD,如图建立平面直角坐标系,设P(x,y),PM=y,则PN2=1+y2,PE2=(1-x)2,即1+y2=(1-x)2,整理为:(x-1)2-y2=1,则动点P的轨迹是双曲线,故D正确.故选ABD.[引申](1)本例中,若点P到直线AB的距离与到直线CC1的距离相等,则点P的轨迹为_以B为焦点、CC1为准线的抛物线__.(2)本例中,若点P到直线AB的距离与到直线AD的距离相等,则点P的轨迹为_与BC距离为1的两条平行线__.名师点拨立体几何中的轨迹面是常转化为两面的交线,或在某面内建立坐标系通过求轨迹方程求解.〔变式训练4〕(2021·安徽蚌埠质检)平面α的一条斜线AP交平面α于P点,过定点A的直线l与AP垂直,且交平面α于M点,则M点的轨迹是( A )A.一条直线B.一个圆C.两条平行直线D.两个同心圆[解析] 由题意知M在过A且与PA垂直的平面β内,∴点M的轨迹为平面α与β的交线,故选A.。
高三数学一轮复习 7.5直线、平面垂直的判定及其性质课件

所以 V P B D F V P B C D - V F B C D 2 - 1 4 7 4 .
完整版ppt
30
【通关锦囊】
重点题型
破解策略
证明线面 垂直
①利用线面垂直的判定定理;②利用“两平行 线中的一条与平面垂直,则另一条也与这个平 面垂直”;③利用“一条直线垂直于两个平行 平面中的一个,则与另一个也垂直”;④利用面 面垂直的性质定理
所以∠D′FE是D′F与平面ABCM所成角.
因为∠D′EF= , 且∠D′FE= ,
3
3
所以△D′EF是等边三角形完,整版ppt
37
因为D′E=EF即DE=EF,所以△DAF是等腰直角三角形,
⑤若两个平面垂直,则其中一个平面内的任意一条直线垂直于
另一个平面.
其中正确的是( )
A.①②⑤ B.②③⑤ 完整版C.pp①t ③④ D.①
8
【解析】选D.①正确.否则两个平面应平行. ②错误.当该点是交线上的点时,l与β不一定垂直. ③错误.异面直线所成角的范围是 ( 0 ,而 ] 二, 面角的范围是[0,π].
3
3
求直线AD′与平面ABCM所成角的正弦值.
完整版ppt
36
【解析】(1)因为AM⊥D′E,AM⊥EF,
又因为D′E,EF是平面D′EF内两条相交直线,
所以AM⊥平面D′EF,所以AM⊥D′F.
(2)由(1)知AM⊥平面D′EF,
所以平面D′EF⊥平面ABCM,且∠D′EF= ,
3
所以过D′作平面ABCM的垂线,垂足H必在EF上,
求体积 问题
高考数学大一轮复习 第7章 第5节 直线、平面垂直的判定及其性质课件 理

2.若平面α⊥平面β,平面α∩平面β=直线l,则( ) A.垂直于平面β的平面一定平行于平面α B.垂直于直线l的直线一定垂直于平面α C.垂直于平面β的平面一定平行于直线l D.垂直于直线l的平面一定与平面α,β都垂直
解析:由题意知,垂直于平面β的平面与平面α平行或相交,故 A不正确;垂直于直线l的直线若在β内,则一定垂直于平面α,否则 不一定,B不成立;垂直于平面β的平面一定平行于直线l或垂直于直 线l,故C不正确;由平面垂直的判定定理知,垂直于直线l的平面一 定与α,β都垂直,故D成立.
第七章 立体几何
第五节 直线、平面垂直的判定及其性质
• [考情展望] 1.本节从内容上考查线线垂直、线面垂直、
面面垂直的判定与应用问题.2.从能力上考查空间想象能力、 逻辑思维能力,考查转化与化归思想的应用能力.3.从题型上 主要以正方体、长方体、棱柱、棱锥等多面体为载体,利用 填空题或解答题的形式进行考查,试题难度一般都是中档难 度,也有少部分试题为中等偏上难度.
证直线和 平面垂直
a⊥α
证两条直
b⊂α⇒a⊥b 线垂直
ab⊥⊥αα⇒a∥b
证两条直 线平行
一条 另一条 任意一条直线 平面
2.直线与平面所成的角 (1)定义. 平面的一条斜线和它在平面上的 ________所成的________,叫做这条直线和 这个平面所成的角.如图所示,∠PAO就是 斜线PA和平面α所成的角. (2)一条直线垂直于平面,则它们所成的角是________;一条直 线和平面平行或在平面内,则它们所成的角是________的角. (3)直线和平面所成的角的范围是0,π2. (1)射影 锐角 (2)直角 0°
3.边长为a的正方形ABCD沿对角线BD折成直二面角,则AC的
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∴GE 綊 DF.
∴四边形 DFEG 为平行四边形,故 DG∥EF. ∴EF⊥平面 PAB.
1.线面垂直证明的核心 证明线面垂直的核心是证明线线垂直,而证明线线垂直 则需借助线面垂直的性质.因此,判定定理与性质定理的合 理转化是证明线面垂直的基本思想.
2.线线垂直的隐含条件 证明线线垂直时,要注意题中隐含的垂直关系,如等腰 三角形的底边上的高、中线和顶角的角平分线三线合一、矩 形的内角、直径所对的圆周角、菱形的对角线互相垂直、直 角三角形(或给出线段长度, 经计算满足勾股定理)直角梯形等 等.
(2)过 E 作 EG∥AB 交 PA 于点 G,连接 DG. ∵E 为 PB 的中点,∴G 为 PA 的中点. ∵AD=PD, 故△DPA 为等腰 三角形,∴DG⊥AP. ∵AB⊥平面 PAD, DG⊂平面 PAD, ∴AB⊥DG.
又∵AB∩PA=A,AB⊂平面 PAB,PA⊂平面 PAB, ∴DG⊥平面 PAB. 1 1 又∵GE 綊 AB,DF 綊 AB, 2 2
1 綊 EC,∴MN∥BD, 2 ∴点N在平面BDM内. ∵EC⊥平面ABC,∴EC⊥BN. 又CA⊥BN,∴BN⊥平面ECA. ∵BN⊂平面BDM, ∴平面BDM⊥平面ECA.
(2)∵DM∥BN,BN⊥平面 ECA. ∴DM⊥平面 ECA.又 DM⊂平面 DEA,∴平面 DEA⊥平 面 ECA.
判定面面垂直的常用方法 1.利用面面垂直的定义. 2. 利用面面垂直的判定定理, 其关键是寻找平面的垂线. (1)若这样的直线在图中存在,则可通过线面垂直来证明 面面垂直. (2)若这样的直线不存在,则可通过作辅助线来解决,而 作辅助线则应有理论根据并有利于证明,不能随意添加. 注意:证明两个平面垂直,通常是通过证明线线垂直→ 线面垂直→面面垂直来实现的.
(2)在直角梯形 BCDE 中,由 BD=BC= 2,DC=2,得 BD⊥BC. 又平面 ABC⊥平面 BCDE,所以 BD⊥平面 ABC. 如图,作 EF∥BD,与 CB 的延长线交于 F,连接 AF, 则 EF⊥平面 ABC.所以∠EAF 是直线 AE 与平面 ABC 所成的 角. π 2 在 Rt△BEF 中,由 EB=1,∠EBF= ,得 EF= ,BF 4 2 2 3 2 26 = ;在 Rt△ACF 中,由 AC= 2,CF= ,得 AF= . 2 2 2
【答案】 D
பைடு நூலகம்
(2)证明:①因为 D,E 分别为棱 PC,AC 的中点, 所以 DE∥PA. 又因为 PA⊄平面 DEF,DE⊂平面 DEF, 所以直线 PA∥平面 DEF.
②因为 D,E,F 分别为棱 PC,AC,AB 的中点,PA=6, 1 1 BC=8,所以 DE∥PA,DE= PA=3,EF= BC=4. 2 2 又因为 DF=5,故 DF2=DE2+EF2, 所以∠DEF=90° ,即 DE⊥EF. 又 PA⊥AC,DE∥PA,所以 DE⊥AC. 因为 AC∩EF=E,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 ABC.
【思路点拨】 (1)利用面面垂直的性质定理证明线面垂 直; (2)利用条件作出线面角,再进一步利用解三角形知识求 解.
【解】 (1)证明:如图,连接 BD, 在直角梯形 BCDE 中,由 DE=BE=1, CD=2,得 BD=BC= 2. 由 AC= 2,AB=2,得 AB2=AC2 +BC2,即 AC⊥BC. 又平面 ABC⊥平面 BCDE, 从而 AC⊥平面 BCDE.
[对点练习] (2014· 潍坊模拟)如图 755 所示,△ABC 为正三角形, EC⊥平面 ABC,
图 755
BD∥CE,且 CE=CA=2BD,M 是 EA 的中点,求证: (1)平面 BDM⊥平面 ECA; (2)平面 DEA⊥平面 ECA.
【证明】
(1)取CA的中点N,连结MN,BN,则MN
B.
6 ,1 3
2 2 D. ,1 3
【解析】根据题意可知平面 A1BD⊥ 平面 A1ACC1 且两平面的交线是 A1O,所 以过点 P 作交线 A1O 的垂线 PE, 则 PE⊥ 平面 A1BD,所以∠A1OP 或其补角就是直 线 OP 与平面 A1BD 所成的角 α.设正方体 的边长为 2,则根据图形可知直线 OP 与平面 A1BD 可以垂 直.当点 P 与点 C1 重合时可得 A1O=OP= 6,A1C1=2 2, 1 1 2 2 所以 × 6× 6×sin α= ×2 2×2,所以 sin α= ;当点 2 2 3 2 6 P 与点 C 重合时, 可得 sin α= = .根据选项可知 B 正确. 6 3
【解析】 在如图所示的正六面体中, 不妨设 l2 为直线 AA1,l3 为直线 CC1,则直 线 l1, l4 可以是 AB, BC; 也可以是 AB, CD; 也可以是 AB,B1C1,这三组直线相交,平 行,垂直,异面,故选 D.
【答案】 D
2.(2014· 浙江高考)设 m,n 是两条不同的直线,α,β 是 两个不同的平面.( )
考向一直线与平面垂直的判定与性质 [典例剖析] 【例 1】 如图 752 所示,在四棱锥 PABCD 中,AB ⊥平面 PAD,AB∥CD,
图 752
1 PD=AD, E 是 PB 的中点, F 是 DC 上的点且 DF= AB, 2 PH 为△PAD 中 AD 边上的高. (1)证明:PH⊥平面 ABCD; (2)证明:EF⊥平面 PAB.
A.若 m⊥n,n∥α,则 m⊥α B.若 m∥β,β⊥α,则 m⊥α C.若 m⊥β,n⊥β,n⊥α,则 m⊥α D.若 m⊥n,n⊥β,β⊥α,则 m⊥α
【解析】 A 中,由 m⊥n,n∥α 可得 m∥α 或 m 与 α 相交或 m⊂α,错误; B 中, 由 m∥β,β⊥α 可得 m∥α 或 m 与 α 相交或 m⊂α, 错误; C 中,由 m⊥β,n⊥β 可得 m∥n,又 n⊥α,所以 m⊥α, 正确; D 中,由 m⊥n,n⊥β,β⊥α 可得 m∥α 或 m 与 α 相交或 m⊂α,错误.
【思路点拨】 平面 ABCD;
(1)由线面垂直的判定及性质证明 PH⊥
(2)作出 PA 的中点 G,证明 DG⊥平面 PAB,进而由 EF 与 DG 的关系证明 EF⊥平面 PAB.
【证明】 (1)由于 AB⊥平面 PAD. PH⊂平面 PAD,故 AB⊥PH. 又 PH 为△PAD 中 AD 边上的高,故 AD⊥PH. ∵AB∩AD=A,AB⊂平面 ABCD,AD⊂平面 ABCD, ∴PH⊥平面 ABCD.
【解】 (1)证明:∵AB=BC,AD=DC,∴BD 是线段 AC 的中垂线, 所以 BD⊥AC. 又 PA⊥平面 ABCD,∴PA⊥BD. 又 PA∩AC=A,PA,AC⊂平面 PAC, ∴BD⊥平面 APC.
(2)设 AC,BD 相交于 O,连结 OG. 由 PC⊥平面 BGD 可知 PC⊥OG. 在△ABC 中,由余弦定理可知,AC=2 3. 在 Rt△PAC 中,PC= PA2+AC2= 3+12= 15. 又由△PAC∽△OGC 可得 AC· OC 2 3× 3 2 15 GC= = = . PC 5 15 3 15 从而 PG= , 5 PG 3 故 = . GC 2
【答案】 C
[ 命题规律预测] 1.从近几年的高考试题看,平面与平面的垂 直、线面及线线的垂直、线面角的求法是高 考命题的热点,主要考查线面、面面位置关 系的相互转化,同时考查空间想象能力及逻 命题 辑思维能力. 规律 2.命题方式有两种:一是以客观题的形式考 查线面的位置关系的判定,二是以解答题的 形式考查线面位置关系的证明. 预测 2016 年线面位置关系的判断及证明依 考向 然是高考命题的热点,重点考查空间想象能 预测 力和逻辑推理能力,难度中等.
[对点练习] (2012· 湖南高考)如图 757 所示, 在四棱锥 PABCD 中, PA⊥平面 ABCD,底面 ABCD 是等腰梯形,AD∥BC,AC⊥ BD.
考向三线面角的求法及应用 [典例剖析] 【例 3】 (2014· 浙江高考)如图 756, 在四棱锥 ABCDE 中,平面 ABC⊥平面 BCDE,∠CDE=∠BED=90° ,AB= CD=2,DE=BE=1,AC= 2.
图 756
(1)证明:AC⊥平面 BCDE; (2)求直线 AE 与平面 ABC 所成的角的正切值.
【答案】 C
3. (2014· 四川高考)如图 751, 在正方体 ABCDA1B1C1D1 中, 点 O 为线段 BD 的中点. 设点 P 在线段 CC1 上,直线 OP 与平面 A1BD 所成的角为 α,则 sin α 的取值范围是( )
图 751
A. C.
3 ,1 3 6 2 2 , 3 3
(2)①利用三角形中位线的性质找到线线平行,再运用直 线与平面平行的判定定理进行求证;②要证面面垂直可考虑 寻找线面垂直,要证线面垂直可考虑寻找线线垂直,利用勾 股定理可证线线垂直.
【解析】 (1)若 α⊥β,m⊂α,n⊂β,则 m 与 n 可能平 行,故 A 错;若 α∥β,m⊂α,n⊂β,则 m 与 n 可能平行, 也可能异面,故 B 错;若 m⊥n,m⊂α,n⊂β,则 α 与 β 可 能相交,也可能平行,故 C 错;对于 D 项,则 m⊥α,m∥n, 得 n⊥α,又知 n∥β,故 α⊥β,所以 D 项正确.
2 26 在 Rt△AEF 中,由 EF= ,AF= ,得 tan ∠EAF 2 2 13 = . 13 13 所以,直线 AE 与平面 ABC 所成的角的正切值是 . 13
求直线与平面所成的角的步骤如下: (1)作:即在斜线上选取恰当的点向平面引垂线,在这一 步上确定垂足的位置是关键; (2)证:即证明所找到的角为直线与平面所成的角,其证 明的主要依据是直线与平面所成角的概念; (3)求:一般来说是借助解三角形的知识求角.