第七章第5講直線 平面垂直的判定與性質

2022-10-10 03:00:06 字數 3857 閱讀 2384

1.直線與平面垂直的判定定理與性質定理

2.平面與平面垂直的判定定理與性質定理

3.空間角

(1)直線與平面所成的角

①定義:平面的一條斜線和它在平面上的射影所成的銳角,叫做這條直線和這個平面所成的角,如圖,∠pao就是斜線ap與平面α所成的角.

②線面角θ的範圍:θ∈.

(2)二面角

①定義:從一條直線出發的兩個半平面所組成的圖形叫做二面角.這條直線叫做二面角的稜.兩個半平面叫做二面角的面.

如圖的二面角,可記作:二面角αlβ或二面角pabq.

②二面角的平面角

如圖,過二面角αlβ的稜l上一點o在兩個半平面內分別作bo⊥l,ao⊥l,則∠aob就叫做二面角αlβ的平面角.

③二面角的範圍

設二面角的平面角為θ,則θ∈[0,π].

④當θ=時,二面角叫做直二面角.

1.辨明三個易誤點

(1)注意在空間中垂直於同一直線的兩條直線不一定平行,還有可能異面、相交.

(2)注意使用線面垂直的定義和線面垂直的判定定理,不要誤解為「如果一條直線垂直於平面內的無數條直線,就垂直於這個平面」.

(3)注意對平面與平面垂直性質的理解.

2.學會三種垂直關係的轉化

在證明兩平面垂直時一般先從現有的直線中尋找平面的垂線,若圖中不存在這樣的直線,則可通過作輔助線來解決.如有平面垂直時,一般要用性質定理,在乙個平面內作交線的垂線,使之轉化為線面垂直,然後進一步轉化為線線垂直.

1.(2015·高考浙江卷)設α,β是兩個不同的平面,l,m是兩條不同的直線,且lα,mβ.(  )

a.若l⊥β,則b.若α⊥β,則l⊥m

c.若l∥β,則α∥β d.若α∥β,則l∥m

解析:選a.因為 l⊥β,lα,所以 α⊥β(面面垂直的判定定理),故a正確.

2. 如圖,o為正方體abcda1b1c1d1的底面abcd的中心,則下列直線中與b1o垂直的是(  )

a.a1d b.aa1

c.a1d1 d.a1c1

解析:選d.由題易知a1c1⊥平面bb1d1d.又b1o平面bb1d1d,所以a1c1⊥b1o.

3.(2016·邢台摸底考試)已知m和n是兩條不同的直線,α和β是兩個不重合的平面,那麼下面給出的條件中一定能推出m⊥β的是(  )

a.α⊥β且m⊥α b.α⊥β且m∥α

c.m∥n且n⊥β d.m⊥n且n∥β

解析:選c.依題意,對於a,注意到直線m可能位於平面β內,因此選項a不正確;對於b,注意到直線m可能位於平面β內且與它們的交線平行,因此選項b不正確;對於c,由定理「若兩條平行線中的一條與乙個平面垂直,則另一條也與這個平面垂直」得知,c正確;對於d,注意到直線m可能位於平面β內,因此選項d不正確.綜上所述,選c.

4.設平面α與平面β相交於直線m,直線a在平面α內,直線b在平面β內,且b⊥m,則「α⊥β」是「a⊥b」的________條件.(填「充分不必要」或「必要不充分」或「充要」或「既不充分也不必要」)

解析:若α⊥β,因為α∩β=m,bβ,b⊥m,所以根據兩個平面垂直的性質定理可得b⊥α,又aα,所以a⊥b;反過來,當a∥m時,因為b⊥m,且a,m共面,一定有b⊥a,但不能保證b⊥α,所以不能推出α⊥β.

答案:充分不必要

5.(必修2 p73習題2.3 a組t6改編)p為△abc所在平面外一點,且pa、pb、pc兩兩垂直,則下列命題:①pa⊥bc;②pb⊥ac;③pc⊥ab;④ab⊥bc,其中正確的個數是________.

解析:如圖所示.

因為pa⊥pc,pa⊥pb,pc∩pb=p,

所以pa⊥平面pbc.

又因為bc平面pbc,所以pa⊥bc.

同理,pb⊥ac,pc⊥ab.但ab不一定垂直於bc.

答案:3

考點一線面垂直的判定與性質(高頻考點)[學生用書p135]

直線與平面垂直的判定與性質是每年高考的必考內容,題型多為解答題,難度適中,屬中檔題.高考對直線與平面垂直的判定與性質的考查常有以下三個命題角度:

(1)證明線面垂直;

(2)證明線線垂直;

(3)求體積問題.

(2014·高考遼寧卷)

如圖,△abc和△bcd所在平面互相垂直,且ab=bc=bd=2,∠abc=∠dbc=120°,e,f,g分別為ac,dc,ad的中點.

(1)求證:ef⊥平面bcg;

(2)求三稜錐dbcg的體積.

[解] (1)證明:

由已知得△abc≌△dbc,因此ac=dc.

又g為ad的中點,

所以cg⊥ad.

同理bg⊥ad,又bg∩cg=g,因此ad⊥平面bgc.

又ef∥ad,

所以ef⊥平面bcg.

(2)在平面abc內,作ao⊥bc,交cb的延長線於o.

由平面abc⊥平面bcd,知ao⊥平面bdc.

又g為ad中點,因此g到平面bdc的距離h是ao長度的一半.

在△aob中,ao=ab·sin 60°=,

所以vdbcg=vgbcd=s△dbc·h

=×bd·bc·sin 120°·=.

判定線面垂直的四種方法

(1)利用線面垂直的判定定理.

(2)利用「兩平行線中的一條與平面垂直,則另一條也與這個平面垂直」.

(3)利用「一條直線垂直於兩平行平面中的乙個,則與另乙個也垂直」.

(4)利用面面垂直的性質定理.

1. 如圖所示,在四稜錐pabcd中,ab⊥平面pad,ab∥cd,pd=ad,e是pb的中點,f是dc上的點且df=ab,ph為△pad中ad邊上的高.

證明:(1)ph⊥平面abcd;

(2)ef⊥平面pab.

證明:(1)因為ab⊥平面pad,ph平面pad,

所以ph⊥ab.

因為ph為△pad中ad邊上的高,

所以ph⊥ad.

因為ph平面abcd,ab∩ad=a,ab,ad平面abcd,所以ph⊥平面abcd.

(2)取pa的中點m,

連線md,me.

因為e是pb的中點,

所以me綊ab.

又因為df綊ab,所以me綊df,

所以四邊形mefd是平行四邊形,所以ef∥md.

因為pd=ad,所以md⊥pa.

因為ab⊥平面pad,所以md⊥ab.

因為pa∩ab=a,所以md⊥平面pab,

所以ef⊥平面pab.

考點二面面垂直的判定與性質[學生用書p136]

(2015·高考天津卷改編)如圖,已知aa1⊥平面abc,bb1∥aa1,ab=ac,點e和f分別為bc和a1c的中點.

(1)求證:ef∥平面a1b1ba;

(2)求證:平面aea1⊥平面bcb1.

[證明] (1)如圖,連線a1b.在△a1bc中,

因為e和f分別是bc和a1c的中點,所以ef∥ba1.又因為ef平面a1b1ba,所以ef∥平面a1b1ba.

(2)因為ab=ac,e為bc的中點,所以ae⊥bc.因為aa1⊥平面abc,bb1∥aa1,所以bb1⊥平面abc,從而bb1⊥ae.又因為bc∩bb1=b,所以ae⊥平面bcb1.

又因為ae平面aea1,

所以平面aea1⊥平面bcb1.

(1)判定面面垂直的方法

①面面垂直的定義;

②面面垂直的判定定理(a⊥β,aαα⊥β).

(2)在已知平面垂直時,一般要用性質定理進行轉化.

在乙個平面內作交線的垂線,轉化為線面垂直,然後進一步轉化為線線垂直.

2.(2016·雲南省師大附中適應性考試)

如圖所示,在四稜錐pabcd中,底面abcd為菱形,∠bad=60°,q為ad的中點.

(1)若pa=pd,求證:平面pqb⊥平面pad;

(2)點m**段pc上,pm=pc,若平面pad⊥平面abcd,pa=pd=ad,三稜錐mbcq的體積為,求點q到平面pab的距離.

第十八講直線 平面垂直的判定與性質

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