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微专题8 空间平行与垂直问题
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真 题 感 悟
(2019·江苏卷)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,D,E分别为BC,AC的中点,AB=BC.
求证:(1)A1B1∥平面DEC1;
(2)BE⊥C1E.
证明 (1)因为D,E分别为BC,AC的中点,
所以ED∥AB.
在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB∥A1B1,
所以A1B1∥ED.
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又因为ED⊂平面DEC1,A1B1⊄平面DEC1,
所以A1B1∥平面DEC1.
(2)因为AB=BC,E为AC的中点,所以BE⊥AC.
因为三棱柱ABC-A1B1C1是直棱柱,所以C1C⊥平面ABC.
又因为BE⊂平面ABC,所以C1C⊥BE.
因为C1C⊂平面A1ACC1,AC⊂平面A1ACC1,C1C∩AC=C,
所以BE⊥平面A1ACC1.
因为C1E⊂平面A1ACC1,所以BE⊥C1E.
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考 点 整 合
垂直、平行关系的基础是线线垂直和线线平行,常用方法如下:
(1)证明线线平行常用的方法:一是利用平行公理,即证两直线同时和第三条直线平行;二是利用平行四边形进行平行转换;三是利用三角形的中位线定理证线线平行;四是利用线面平行、面面平行的性质定理进行平行转换.
(2)证明线线垂直常用的方法:①利用等腰三角形底边中线即高线的性质;②勾股定理;③线面垂直的性质:即要证两线垂直,只需证明一线垂直于另一线所在的平面即可,l⊥α,a⊂α⇒l⊥a.
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热点一 空间线面位置关系的判断
【例1】 (1)(2019·盐城模拟)设α,β为两个不同的平面,m,n为两条不同的直线,下列命题中正确的是________(填上所有正确命题的序号).
①若α∥β,m⊂α,则m∥β;
②若m∥α,n⊂α,则m∥n;
③若α⊥β,α∩β=n,m⊥n,则m⊥β;
④若n⊥α,n⊥β,m⊥α,则m⊥β.
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(2)(2018·镇江期末)设b,c表示两条直线,α,β表示两个平面,现给出下列命题:
①若b⊥α,c∥α,则b∥c;②若b⊂α,b∥c,则c∥α;③若c∥α,α⊥β,则c⊥β;④若c⊂α,c⊥β,则α⊥β.
其中正确的命题是________(写出所有正确命题的序号).
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解析 (1)由面面平行的性质可得①正确;若m∥α,n⊂α,则m,n平行或异面,②错误;由面面垂直的性质定理可知③中缺少条件“m⊂α”,③错误;若n⊥α,n⊥β,则α∥β,又m⊥α,则m⊥β,④正确.综上,命题正确的是①④.
(2)①b和c垂直,故①错;②可能c⊂α,故②错;③可能c与β相交,c∥β,c⊂β,故③错;④根据面面垂直判定定理可知α⊥β,故④正确.
答案 (1)①④ (2)④
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探究提高 长方体(或正方体)是一类特殊的几何体,其中蕴含着丰富的空间位置关系.因此,对于某些研究空间直线与直线、直线与平面、平面与平面之间的平行、垂直关系问题,常构造长方体(或正方体),把点、线、面的位置关系转移到长方体(或正方体)中,对各条件进行检验或推理,根据条件在某一特殊情况下不真,则它在一般情况下也不真的原理,判断条件的真伪,可使此类问题迅速获解.
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【训练1】 (2019·全国Ⅱ卷改编)设α,β为两个平面,则α∥β的充要条件是________(填序号).
①α内有无数条直线与β平行;
②α内有两条相交直线与β平行;
③α,β平行于同一条直线;
④α,β垂直于同一平面.
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解析 若α∥β,则α内有无数条直线与β平行,当无数条直线互相平行时,α与β可能相交;若α,β平行于同一条直线,则α与β可以平行也可以相交;若α,β垂直于同一平面,则α与β可以平行也可以相交,故①、③、④均不是充要条件.根据两平面平行的判定定理知,若一个平面内有两条相交直线与另一个平面平行,则两平面平行,反之也成立.因此②条件是α∥β的充要条件.
答案 ②
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热点二 平行、垂直关系的证明
【例2】 (2019·北京卷)如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面AB