利用空間向量證明垂直關係

2021-05-06 02:18:06 字數 1268 閱讀 6248

主講教師:巫宇霞

【知識概述】

設直線l,m的方向向量分別為a,b,平面α,β的法向量分別為u,v,則

線線垂直:l⊥ma⊥ba·b=0;

線面垂直:l⊥αa //u a = ku;

面面垂直:α⊥βu⊥vu·v=0.

【學前診斷】

1. [難度]易

已知空間四邊形中,,,求證:.

2. [難度]易

如圖,在四稜錐v-abcd中,底面abcd是正方形,側面vad是正三角形,平面vad⊥底面abcd.

證明:ab⊥平面vad.

3. [難度]中

正方體abcd-a1b1c1d1中,e、f分別是bb1、cd的中點,

求證:平面aed⊥平面a1fd1.

【經典例題】

例1. 如圖,在三稜錐p-abc中,pa⊥底面abc,pa=ab,∠abc=600,∠bca=900,點d,e分別在稜pb,pc上,且de∥bc.

求證:bc⊥平面pac.

例2. 在圓錐po中,已知,⊙o的直徑ab=2,c是ab弧的中點,d為ac的中點.

證明:平面平面pac.

例3. 如圖,在四稜錐中,平面,底面是菱形,,,當平面pbc與平面pdc垂直時,求pa的長.

例4. 如圖,已知平行六面體的底面abcd是菱形,且,當的值為多少時能使?請給出證明.

例5. 如圖,在三稜錐p-abc中,ab=ac,d為bc的中點,平面abc,垂足o落**段ad上,已知bc=8,po=4, ao=3,od=2,**段ap上是否存在點m,使得二面角a-mc-b為直二面角?若存在,求出am的長;若不存在,請說明理由.

【本課總結】

1.證明線線垂直的方法是證明這兩條直線的方向向量互相垂直.

2.證明線面垂直的方法:

①證明直線的方向向量與平面的法向量是共線向量;

②證明直線與平面內的兩個不共線的向量互相垂直.

3.證明面面垂直的方法:

①轉化為線線垂直、線面垂直的處理;

②證明兩個平面的法向量互相垂直.

【活學活用】

1. [難度]易

如圖,已知正三稜柱的各稜長都是4,是的中點,動點在側稜上,且不與點重合.當=1時,求證:⊥.

2. [難度]中

如圖,在圓錐中,已知=,⊙o的直徑,是的中點,為的中點.證明:平面平面;

3. [難度]難

如圖,在四稜錐中,,底面是菱形,.

(ⅰ)求證:;

(ⅱ)若,求與所成角的余弦值;

(ⅲ)當平面與平面垂直時,求的長.

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