(典型题)高考数学二轮复习 知识点总结 空间中的平行与垂直

空间中的平行与垂直高考对本节知识的考查主要是以下两种形式：1.以选择、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真假实行判断，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实行考查，难度中等．1．线面平行与垂直的判定定理、性质定理线面平行的判定定理⎭⎪⎬⎪⎫a ∥b b ⊂αa ⊄α⇒a ∥α线面平行的性质定理⎭⎪⎬⎪⎫a ∥αa ⊂βα∩β＝b ⇒a ∥b线面垂直的判定定理⎭⎪⎬⎪⎫a ⊂α，b ⊂αa ∩b ＝Ol ⊥a ，l ⊥b ⇒l ⊥α线面垂直的性质定理⎭⎪⎬⎪⎫a ⊥αb ⊥α⇒a ∥b2． 面面垂直的判定定理⎭⎪⎬⎪⎫a ⊥αa ⊂β⇒α⊥β面面垂直的性质定理⎭⎪⎬⎪⎫α⊥βα∩β＝ca ⊂αa ⊥c ⇒a ⊥β面面平行的判定定理⎭⎪⎬⎪⎫a ⊂βb ⊂βa ∩b ＝Oa ∥α，b ∥α⇒α∥β面面平行的性质定理⎭⎪⎬⎪⎫α∥βα∩γ＝a β∩γ＝b ⇒a ∥b3． 平行关系及垂直关系的转化示意图考点一 空间线面位置关系的判断例1 (1)l 1，l 2，l 3是空间三条不同的直线，则下列命题准确的是( )A ．l 1⊥l 2，l 2⊥l 3⇒l 1∥l 3B ．l 1⊥l 2，l 2∥l 3⇒l 1⊥l 3C ．l 1∥l 2∥l 3⇒l 1，l 2，l 3共面D ．l 1，l 2，l 3共点⇒l 1，l 2，l 3共面(2)设l ，m 是两条不同的直线，α是一个平面，则下列命题准确的是( )A ．若l ⊥m ，m ⊂α，则l ⊥αB ．若l ⊥α，l ∥m ，则m ⊥αC ．若l ∥α，m ⊂α，则l ∥mD ．若l ∥α，m ∥α，则l ∥m 答案 (1)B (2)B解析 (1)对于A ，直线l 1与l 3可能异面、相交；对于C ，直线l 1、l 2、l 3可能构成三棱柱的三条棱而不共面；对于D ，直线l 1、l 2、l 3相交于同一个点时不一定共面，如正方体一个顶点的三条棱．所以选B.(2)A 中直线l 可能在平面α内；C 与D 中直线l ，m 可能异面；事实上由直线与平面垂直的判定定理可得B 准确．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实行判断，必要时能够利用正方体、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移植到立体几何中．(1)(2013·广东)设m ，n 是两条不同的直线，α，β是两个不同的平面，下列命题中准确的是( )A．若α⊥β，m⊂α，n⊂β，则m⊥nB．若α∥β，m⊂α，n⊂β，则m∥nC．若m⊥n，m⊂α，n⊂β，则α⊥βD．若m⊥α，m∥n，n∥β，则α⊥β(2)平面α∥平面β的一个充分条件是( )A．存有一条直线a，a∥α，a∥βB．存有一条直线a，a⊂α，a∥βC．存有两条平行直线a，b，a⊂α，b⊂β，a∥β，b∥αD．存有两条异面直线a，b，a⊂α，b⊂β，a∥β，b∥α答案 (1)D (2)D解析 (1)A中，m与n可垂直、可异面、可平行；B中m与n可平行、可异面；C中若α∥β，仍然满足m⊥n，m⊂α，n⊂β，故C错误；故D准确．(2)若α∩β＝l，a∥l，a⊄α，a⊄β，则a∥α，a∥β，故排除A.若α∩β＝l，a⊂α，a∥l，则a∥β，故排除B.若α∩β＝l，a⊂α，a∥l，b⊂β，b∥l，则a∥β，b∥α，故排除C.故选D.考点二线线、线面的位置关系例2 如图，在四棱锥P—ABCD中，∠ABC＝∠ACD＝90°，∠BAC＝∠CAD＝60°，PA⊥平面ABCD，E为PD的中点，PA＝2AB.(1)若F为PC的中点，求证：PC⊥平面AEF；(2)求证：EC∥平面PAB.证明 (1)由题意得PA＝CA，∵F为PC的中点，∴AF⊥PC.∵PA⊥平面ABCD，∴PA⊥CD.∵AC⊥CD，PA∩AC＝A，∴CD⊥平面PAC，∴CD⊥PC.∵E为PD的中点，F为PC的中点，∴EF∥CD，∴EF⊥PC.∵AF∩EF＝F，∴PC⊥平面AEF.(2)方法一如图，取AD的中点M，连接EM，CM.则EM∥PA.∵EM⊄平面PAB，PA⊂平面PAB，∴EM∥平面PAB.在Rt△ACD中，∠CAD＝60°，MC＝AM，∴∠ACM＝60°.而∠BAC＝60°，∴MC∥AB.∵MC⊄平面PAB，AB⊂平面PAB，∴MC∥平面PAB.∵EM∩MC＝M，∴平面EMC∥平面PAB.∵EC⊂平面EMC，∴EC∥平面PAB.方法二如图，延长DC、AB，设它们交于点N，连接PN.∵∠NAC＝∠DAC＝60°，AC⊥CD，∴C为ND的中点．∵E为PD的中点，∴EC∥PN.∵EC⊄平面PAB，PN⊂平面PAB，∴EC∥平面PAB.(1)立体几何中，要证线垂直于线，常常先证线垂直于面，再用线垂直于面的性质易得线垂直于线．要证线平行于面，只需先证线平行于线，再用线平行于面的判定定理易得．(2)证明立体几何问题，要紧密结合图形，有时要利用平面几何的相关知识，所以需要多画出一些图形辅助使用．如图所示，在直三棱柱ABC－A1B1C1中，AB＝BC＝BB1，D为AC的中点．(1)求证：B1C∥平面A1BD；(2)若AC1⊥平面A1BD，求证：B1C1⊥平面ABB1A1；(3)在(2)的条件下，设AB＝1，求三棱锥B－A1C1D的体积．(1)证明如图所示，连接AB1交A1B于E，连接ED.∵ABC－A1B1C1是直三棱柱，且AB＝BB1，∴侧面ABB1A1是正方形，∴E是AB1的中点，又已知D为AC的中点，∴在△AB1C中，ED是中位线，∴B1C∥ED，∴B1C∥平面A1BD.(2)证明∵AC1⊥平面A1BD，∴AC1⊥A1B.∵侧面ABB1A1是正方形，∴A1B⊥AB1.又AC1∩AB1＝A，∴A1B⊥平面AB1C1，∴A1B⊥B1C1.又∵ABC－A1B1C1是直三棱柱，∴BB 1⊥B 1C 1， ∴B 1C 1⊥平面ABB 1A 1.(3)解 ∵AB ＝BC ，D 为AC 的中点， ∴BD ⊥AC ，∴BD ⊥平面DC 1A 1. ∴BD 是三棱锥B －A 1C 1D 的高． 由(2)知B 1C 1⊥平面ABB 1A 1， ∴BC ⊥平面ABB 1A 1.∴BC ⊥AB ，∴△ABC 是等腰直角三角形． 又∵AB ＝BC ＝1，∴BD ＝22， ∴AC ＝A 1C 1＝ 2.∴三棱锥B －A 1C 1D 的体积V ＝13·BD ·S △A 1C 1D ＝13×22×12A 1C 1·AA 1＝212×2×1＝16.考点三 面面的位置关系例3 如图，在几何体ABCDE 中，AB ＝AD ＝2，AB ⊥AD ，AE ⊥平面ABD .M 为线段BD 的中点，MC ∥AE ，AE ＝MC ＝ 2. (1)求证：平面BCD ⊥平面CDE ；(2)若N 为线段DE 的中点，求证：平面AMN ∥平面BEC . 证明 (1)∵AB ＝AD ＝2，AB ⊥AD ，M 为线段BD 的中点， ∴AM ＝12BD ＝2，AM ⊥BD .∵AE ＝MC ＝2，∴AE ＝MC ＝12BD ＝2，∴BC ⊥CD .∵AE ⊥平面ABD ，MC ∥AE ， ∴MC ⊥平面ABD . ∴平面ABD ⊥平面CBD ， ∴AM ⊥平面CBD . 又MC 綊AE ，∴四边形AMCE 为平行四边形， ∴EC ∥AM ，∴EC ⊥平面CBD ，∴BC ⊥EC ， ∵EC ∩CD ＝C ，∴BC ⊥平面CDE ， ∴平面BCD ⊥平面CDE .(2)∵M 为BD 中点，N 为ED 中点，∴MN ∥BE 且BE ∩EC ＝E ， 由(1)知EC ∥AM 且AM ∩MN ＝M ， ∴平面AMN ∥平面BEC .(1)证明面面平行依据判定定理，只要找到一个面内两条相交直线与另一个平面平行即可，从而将证明面面平行转化为证明线面平行，再转化为证明线线平行． (2)证明面面垂直常用面面垂直的判定定理，即证明一个面过另一个面的一条垂线，将证明面面垂直转化为证明线面垂直，一般先从现有直线中寻找，若图中不存有这样的直线，则借助中线、高线或添加辅助线解决．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 .证明 (1)如图，取CE 的中点G ，连接FG ，BG . ∵F 为CD 的中点，∴GF ∥DE 且GF ＝12DE .∵AB ⊥平面ACD ，DE ⊥平面ACD ， ∴AB ∥DE ，∴GF ∥AB . 又AB ＝12DE ，∴GF ＝AB .∴四边形GFAB 为平行四边形，则AF ∥BG . ∵AF ⊄平面BCE ，BG ⊂平面BCE ， ∴AF ∥平面BCE .(2)∵△ACD 为等边三角形，F 为CD 的中点， ∴AF ⊥CD .∵DE ⊥平面ACD ，AF ⊂平面ACD ，∴DE ⊥AF . 又CD ∩DE ＝D ，故AF ⊥平面CDE . ∵BG ∥AF ，∴BG ⊥平面CDE .∵BG ⊂平面BCE ，∴平面BCE ⊥平面CDE . 考点四 图形的折叠问题例4 (2012·北京)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△A 1DE 的位置，使A 1F ⊥CD ，如图(2)．(1)求证：DE∥平面A1CB；(2)求证：A1F⊥BE；(3)线段A1B上是否存有点Q，使A1C⊥平面DEQ？说明理由．折叠问题要注意在折叠过程中，哪些量变化了，哪些量没有变化．第(1)问证明线面平行，能够证明DE∥BC；第(2)问证明线线垂直转化为证明线面垂直，即证明A1F⊥平面BCDE；第(3)问取A1B的中点Q，再证明A1C⊥平面DEQ.(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，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.又因为A1F⊥CD，所以A1F⊥平面BCDE，所以A1F⊥BE.(3)解线段A1B上存有点Q，使A1C⊥平面DEQ.理由如下：如图，分别取A1C，A1B的中点P，Q，则PQ∥BC.又因为DE∥BC，所以DE∥PQ.所以平面DEQ即为平面DEP.由(2)知，DE⊥平面A1DC，所以DE⊥A1C.又因为P是等腰三角形DA1C底边A1C的中点，所以A1C⊥DP.所以A1C⊥平面DEP.从而A1C⊥平面DEQ.故线段A 1B 上存有点Q ，使得A 1C ⊥平面DEQ .(1)解决与折叠相关的问题的关键是搞清折叠前后的变化量和不变量，一般情况下，线段的长度是不变量，而位置关系往往会发生变化，抓住不变量是解决问题的突破口．(2)在解决问题时，要综合考虑折叠前后的图形，既要分析折叠后的图形，也要分析折叠前的图形．(2013·广东)如图(1)，在边长为1的等边三角形ABC 中，D ，E 分别是AB ，AC 上的点，AD ＝AE ，F 是BC 的中点，AF 与DE 交于点G .将△ABF 沿AF 折起，得到如图(2)所示的三棱锥A －BCF ，其中BC ＝22.(1)证明：DE ∥平面BCF ； (2)证明：CF ⊥平面ABF ；(3)当AD ＝23时，求三棱锥F －DEG 的体积V F －DEG .(1)证明 在等边△ABC 中，AD ＝AE ，∴AD DB ＝AEEC在折叠后的三棱锥A －BCF 中也成立．∴DE ∥BC ，又DE ⊄平面BCF ，BC ⊂平面BCF ，∴DE ∥平面BCF . (2)证明 在等边△ABC 中，F 是BC 的中点，∴AF ⊥CF . ∵在三棱锥A －BCF 中，BC ＝22， ∴BC 2＝BF 2＋CF 2＝14＋14＝12，∴CF ⊥BF .又BF ∩AF ＝F ，∴CF ⊥平面ABF .(3)解 V F －DEG ＝V E －DFG ＝13×12×DG ×FG ×GE ＝13×12×13×⎝ ⎛⎭⎪⎫13×32×13＝3324.1． 证明线线平行的常用方法(1)利用平行公理，即证明两直线同时和第三条直线平行； (2)利用平行四边形实行转换； (3)利用三角形中位线定理证明；(4)利用线面平行、面面平行的性质定理证明． 2． 证明线面平行的常用方法(1)利用线面平行的判定定理，把证明线面平行转化为证线线平行； (2)利用面面平行的性质定理，把证明线面平行转化为证面面平行． 3． 证明面面平行的方法证明面面平行，依据判定定理，只要找到一个面内两条相交直线与另一个平面平行即可，从而将证面面平行转化为证线面平行，再转化为证线线平行． 4． 证明线线垂直的常用方法(1)利用特殊平面图形的性质，如利用直角三角形、矩形、菱形、等腰三角形等得到线线垂直；(2)利用勾股定理逆定理；(3)利用线面垂直的性质，即要证线线垂直，只需证明一线垂直于另一线所在平面即可． 5． 证明线面垂直的常用方法(1)利用线面垂直的判定定理，把线面垂直的判定转化为证明线线垂直； (2)利用面面垂直的性质定理，把证明线面垂直转化为证面面垂直；(3)利用常见结论，如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等．6． 证明面面垂直的方法证明面面垂直常用面面垂直的判定定理，即证明一个面过另一个面的一条垂线，将证明面面垂直转化为证明线面垂直，一般先从现有直线中寻找，若图中不存有这样的直线，则借助中点、高线或添加辅助线解决．1． 如图，正方体ABCD －A 1B 1C 1D 1的棱长为1，线段B 1D 1上有两个动点E ，F ，且EF ＝12，则下列结论中错误的是( )A ．AC ⊥BEB ．EF ∥平面ABCDC ．三棱锥A －BEF 的体积为定值D ．△AEF 的距离与△BEF 的面积相等 答案 D解析 ∵AC ⊥平面BB 1D 1D ，又BE ⊂平面BB 1D 1D ， ∴AC ⊥BE ，故A 准确．∵B 1D 1∥平面ABCD ，又E 、F 在线段B 1D 1上运动， 故EF ∥平面ABCD .故B 准确．C 中因为点B 到直线EF 的距离是定值，故△BEF 的面积为定值， 又点A 到平面BEF 的距离为定值，故V A －BEF 不变．故C 准确．因为点A 到B 1D 1的距离与点B 到B 1D 1的距离不相等，所以△AEF 与△BEF 的面积不相等，故D 错误．2． 如图所示，在正方体ABCD －A 1B 1C 1D 1中，E 是棱DD 1的中点．(1)证明：平面ADC 1B 1⊥平面A 1BE ；(2)在棱C 1D 1上是否存有一点F ，使B 1F ∥平面A 1BE ？证明你 的结论．(1)证明 如图，因为ABCD －A 1B 1C 1D 1为正方体， 所以B 1C 1⊥面ABB 1A 1. 因为A 1B ⊂面ABB 1A 1， 所以B 1C 1⊥A 1B .又因为A 1B ⊥AB 1，B 1C 1∩AB 1＝B 1， 所以A 1B ⊥面ADC 1B 1.因为A 1B ⊂面A 1BE ，所以平面ADC 1B 1⊥平面A 1BE . (2)解 当点F 为C 1D 1中点时，可使B 1F ∥平面A 1BE . 证明如下：易知：EF ∥C 1D ，且EF ＝12C 1D .设AB 1∩A 1B ＝O ，则B 1O ∥C 1D 且B 1O ＝12C 1D ，所以EF ∥B 1O 且EF ＝B 1O ， 所以四边形B 1OEF 为平行四边形． 所以B 1F ∥OE .又因为B 1F ⊄面A 1BE ，OE ⊂面A 1BE .所以B1F∥面A1BE.(推荐时间：60分钟)一、选择题1．已知α，β，γ是三个互不重合的平面，l是一条直线，下列命题中准确的是( )A．若α⊥β，l⊥β，则l∥αB．若l上有两个点到α的距离相等，则l∥αC．若l⊥α，l∥β，则α⊥βD．若α⊥β，α⊥γ，则γ⊥β答案 C解析当α⊥β，l⊥β时，l能够在α内，∴选项A不准确；如果α过l上两点A，B的中点，则A，B到α的距离相等，∴选项B不准确；当α⊥β，α⊥γ时，能够有β∥γ，∴选项D不准确，∴准确选项为C.2．已知直线m，n和平面α，则m∥n的必要不充分条件是( ) A．m∥α且n∥αB．m⊥α且n⊥αC．m∥α且n⊂αD．m，n与α成等角答案 D解析m∥n不能推出m∥α且n∥α，m∥α，n∥α时，m，n可能相交或异面，为即不充分也不必要条件，A不准确；m⊥α，n⊥α时，m∥n，为充分条件，但m∥n不能推出m⊥α，n⊥α，故B不准确；m∥n不能推出m∥α且n⊂α，m∥α，且n⊂α时，m和n可能异面，为即不充分也不必要条件，故C不准确；m∥n时，m，n与α成等角，必要性成立，但充分性不成立，故选D.3．如图，四边形ABCD中，AD∥BC，AD＝AB，∠BCD＝45°，∠BAD＝90°，将△ADB沿BD 折起，使平面ABD⊥平面BCD，构成三棱锥A－BCD.则在三棱锥A－BCD中，下列命题准确的是( )A．平面ABD⊥平面ABC B．平面ADC⊥平面BDCC．平面ABC⊥平面BDC D．平面ADC⊥平面ABC答案 D解析 ∵在四边形ABCD 中，AD ∥BC ，AD ＝AB ，∠BCD ＝45°，∠BAD ＝90°，∴BD ⊥CD ， 又平面ABD ⊥平面BCD ，且平面ABD ∩平面BCD ＝BD ，所以CD ⊥平面ABD ，则CD ⊥AB ，又AD ⊥AB ，AD ∩CD ＝D ，所以AB ⊥平面ADC ，又AB ⊂平面ABC ，所以平面ABC ⊥平面ADC ，故选D.4． 下列命题中，m 、n 表示两条不同的直线，α、β、γ表示三个不同的平面．①若m ⊥α，n ∥α，则m ⊥n ；②若α⊥γ，β⊥γ，则α∥β；③若m ∥α，n ∥α，则m ∥n ；④若α∥β，β∥γ，m ⊥α，则m ⊥γ.准确的命题是( ) A ．①③B ．②③C ．①④D ．②④ 答案 C解析 ②平面α与β可能相交，③中m 与n 能够是相交直线或异面直线．故②③错，选C.5． 一正四面体木块如图所示，点P 是棱VA 的中点，过点P 将木块锯开，使截面平行于棱VB 和AC ，若木块的棱长为a ，则截面面积为( ) A.a 22 B.a 23 C.a 24D.a 25 答案 C解析 如图，在面VAC 内过点P 作AC 的平行线PD 交VC 于点D ，在面VAB 内作VB 的平行线交AB 于点F ，过点D 作VB 的平行线交BC 于点E .连接EF ，易知PF ∥DE ，故P ，D ，E ，F 共面，且面PDEF 与VB和AC 都平行，易知四边形PDEF 是边长为a 2的正方形，故其面积为a 24，故选C. 6． 在正三棱锥S －ABC 中，M ，N 分别是SC ，BC 的中点，且MN ⊥AM ，若侧棱SA ＝23，则正三棱锥S －ABC 外接球的表面积是 ( )A ．12πB ．32πC ．36πD ．48π答案 C解析 由MN ⊥AM 且MN 是△BSC 的中位线得BS ⊥AM ，又由正三棱锥的性质得BS ⊥AC ，所以BS ⊥面ASC .即正三棱锥S －ABC 的三侧棱SA 、SB 、SC 两两垂直，外接球直径为3SA ＝6.∴球的表面积S ＝4πR 2＝4π×32＝36π.选C.二、填空题7．设x，y，z是空间中的不同直线或不同平面，下列条件中能保证“若x⊥z，且y⊥z，则x∥y”为真命题的是________(填出所有准确条件的代号)．①x为直线，y，z为平面；②x，y，z为平面；③x，y为直线，z为平面；④x，y为平面，z为直线；⑤x，y，z为直线．答案③④解析因为垂直于同一个平面的两条直线平行，所以③准确；因为垂直于同一条直线的两个平面平行，所以④准确；若直线x⊥平面z，平面y⊥平面z，则可能有直线x在平面y内的情况，所以①不准确；若平面x⊥平面z，平面y⊥平面z，则平面x与平面y 可能相交，所以②不准确；若直线x⊥直线z，直线y⊥直线z，则直线x与直线y可能相交、异面、平行，所以⑤不准确．8．如图，在三棱柱ABC－A1B1C1中，侧棱AA1⊥底面ABC，底面是以∠ABC 为直角的等腰直角三角形，AC＝2a，BB1＝3a，D是A1C1的中点，点F在线段AA1上，当AF＝________时，CF⊥平面B1DF.答案a或2a解析由题意易知，B1D⊥平面ACC1A1，所以B1D⊥CF.要使CF⊥平面B1DF，只需CF⊥DF即可．令CF⊥DF，设AF＝x，则A1F＝3a－x.易知Rt△CAF∽Rt△FA1D，得ACA1F＝AFA1D，即2ax＝3a－xa，整理得x2－3ax＋2a2＝0，解得x＝a或x＝2a.9．如图，AB为圆O的直径，点C在圆周上(异于点A，B)，直线PA垂直于圆O所在的平面，点M为线段PB的中点．有以下四个命题：①PA∥平面MOB；②MO∥平面PAC；③OC⊥平面PAC；④平面PAC⊥平面PBC.其中准确的命题是________(填上所有准确命题的序号)．答案②④解析①错误，PA⊂平面MOB；②准确；③错误，否则，有OC⊥AC，这与BC⊥AC矛盾；④准确，因为BC⊥平面PAC.三、解答题10．(2013·重庆)如图，四棱锥P －ABCD 中，PA ⊥底面ABCD ，PA ＝23， BC ＝CD ＝2，∠ACB ＝∠ACD ＝π3.(1)求证：BD ⊥平面PAC ；(2)若侧棱PC 上的点F 满足PF ＝7FC ，求三棱锥P －BDF 的体积． (1)证明 因为BC ＝CD ，所以△BCD 为等腰三角形，又∠ACB ＝∠ACD ，故BD ⊥AC .因为PA ⊥底面ABCD ，所以PA ⊥BD .从而BD 与平面PAC 内两条相交直线PA ，AC 都垂直，所以BD ⊥平面PAC .(2)解 三棱锥P －BCD 的底面BCD 的面积S △BCD ＝12BC ·CD ·sin∠BCD ＝12×2×2×sin 2π3＝ 3.由PA ⊥底面ABCD ，得V P －BCD ＝13·S △BCD ·PA ＝13×3×23＝2.由PF ＝7FC ，得三棱锥F －BCD 的高为18PA ，故V F －BCD ＝13·S △BCD ·18PA ＝13×3×18×23＝14，所以V P －BDF ＝V P －BCD －V F －BCD ＝2－14＝74.11．(2012·广东)如图所示，在四棱锥P －ABCD 中，AB ⊥平面PAD ，AB ∥CD ，PD ＝AD ，E 是PB 的中点，F 是DC 上的点且DF ＝12AB ，PH 为△PAD 中AD 边上的高．(1)证明：PH ⊥平面ABCD ；(2)若PH ＝1，AD ＝2，FC ＝1，求三棱锥E －BCF 的体积；(3)证明：EF ⊥平面PAB .(1)证明 因为AB ⊥平面PAD ，PH ⊂平面PAD ，所以PH ⊥AB .因为PH 为△PAD 中AD 边上的高，所以PH ⊥AD .因为PH ⊄平面ABCD ，AB ∩AD ＝A ，AB ，AD ⊂平面ABCD ，所以PH ⊥平面ABCD .(2)解 如图，连接BH ，取BH 的中点G ，连接EG .因为E 是PB 的中点，所以EG ∥PH ，且EG ＝12PH ＝12.因为PH ⊥平面ABCD ，所以EG ⊥平面ABCD .因为AB ⊥平面PAD ，AD ⊂平面PAD ，所以AB ⊥AD ，所以底面ABCD 为直角梯形，所以V E －BCF ＝13S △BCF ·EG＝13·12·FC ·AD ·EG ＝212.(3)证明 取PA 中点M ，连接MD ，ME .因为E 是PB 的中点，所以ME 綊12AB .又因为DF 綊12AB ，所以ME 綊DF ，所以四边形MEFD 是平行四边形，所以EF ∥MD .因为PD ＝AD ，所以MD ⊥PA .因为AB ⊥平面PAD ，所以MD ⊥AB .因为PA ∩AB ＝A ，所以MD ⊥平面PAB ，所以EF ⊥平面PAB .12．如图，在平行四边形ABCD 中，AB ＝2BC ＝4，∠ABC ＝120°，E ，M 分别为AB ，DE 的中点，将△ADE 沿直线DE 翻折成△A ′DE ， F 为A ′C 的中点，A ′C ＝4.(1)求证：平面A ′DE ⊥平面BCD ；(2)求证：FB ∥平面A ′DE .证明 (1)由题意，得△A ′DE 是△ADE 沿DE 翻折而成的， ∴△A ′DE ≌△ADE .∵∠ABC ＝120°，四边形ABCD 是平行四边形，∴∠A ＝60°.又∵AD ＝AE ＝2，∴△A ′DE 和△ADE 都是等边三角形．如图，连接A ′M ，MC ，∵M 是DE 的中点，∴A′M⊥DE，A′M＝ 3.在△DMC中，MC2＝DC2＋DM2－2DC·DM cos 60°＝42＋12－2×4×1cos60°，∴MC＝13.在△A′MC中，A′M2＋MC2＝(3)2＋(13)2＝42＝A′C2. ∴△A′MC是直角三角形，∴A′M⊥MC.又∵A′M⊥DE，MC∩DE＝M，∴A′M⊥平面BCD.又∵A′M⊂平面A′DE，∴平面A′DE⊥平面BCD.(2)取DC的中点N，连接FN，NB.∵A′C＝DC＝4，F，N分别是A′C，DC的中点，∴FN∥A′D.又∵N，E分别是平行四边形ABCD的边DC，AB的中点，∴BN∥DE.又∵A′D∩DE＝D，FN∩NB＝N，∴平面A′DE∥平面FNB.∵FB⊂平面FNB，∴FB∥平面A′DE.。