内容正文:
第32讲 空间点、直线、平面的位置关系
(6类核心考点精讲精练)
1. 5年真题考点分布
5年考情
考题示例
考点分析
-
-
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】本节内容在北京卷高考数学中不单独考查.
【备考策略】
1.理解空间点、直线、平面的位置关系;
2.了解可以作为推理依据的基本事实和定理;
3.能运用基本事实、定理和已获得的结论证明空间两直线的位置关系、线面的位置关系、面面的位置关系等简单命题;
【命题预测】本节内容单独考查的概率不高,但在空间几何平行与垂直位置关系的证明问题中有着重要的作用.
知识讲解
知识点1 平面的基本性质
1、平面的3个基本事实
(1)基本事实1:过不在一条直线上的三个点,有且只有一个平面.
(2)基本事实2:如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内.
(3)基本事实3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线.
推论1:经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面.
推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面.
推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面.
2、等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.
知识点2 空间中的位置关系
1、直线与直线的位置关系
(1)空间两条直线的位置关系
位置关系
特点
相交
同一平面内,有且只有一个公共点
平行
同一平面内,没有公共点
异面直线
不同在任何一个平面内,没有公共点
(2)异面直线所成的角
①定义:设a,b是两条异面直线,经过空间任一点O作直线a′∥a,b′∥b,把a′与b′所成的锐角(或直角)叫做异面直线a与b所成的角(或夹角).
②范围:(0°,90°].
2、直线与平面的位置关系
位置关系
直线a在平面α内
直线a在平面α外
直线a与平面α相交
直线a与平面α平行
公共点
无数个公共点
一个公共点
没有公共点
符号表示
a⊂α
a∩α=A
a∥α
图形表示
3、两个平面的位置关系
位置关系
两平面平行
两平面相交
公共点
没有公共点
有无数个公共点(在一条直线上)
符号表示
α∥β
α∩β=l
图形表示
考点一、平面基本性质及应用
【典例1】(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)空间中有8个点,其中任何4个点不共面,过每3个点作一个平面,可以作的平面个数为( )
A.42 B.56 C.64 D.81
【典例2】(23-24高三下·北京·开学考试)工人师傅在检测椅子的四个“脚”是否在同一个平面上时,只需连接对“脚”的两条线段,看它们是否相交,就知道它们是否合格.工人师傅运用的数学原理是( )
A.两条相交直线确定一个平面
B.两条平行直线确定一个平面
C.四点确定一个平面
D.直线及直线外一点确定一个平面
1.(23-24高三下·陕西商洛·模拟预测)在空间中,下列命题是真命题的是( )
A.三条直线最多可确定1个平面 B.三条直线最多可确定2个平面
C.三条直线最多可确定3个平面 D.三条直线最多可确定4个平面
2.下列说法正确的是( )
A.四边形确定一个平面
B.如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内
C.经过三点确定一个平面
D.经过一条直线和一个点确定一个平面
考点二、空间几何共线共点共面问题
【典例1】(23-24高三下·湖南·二模)如图,在三棱柱中,分别为的中点,则下列说法错误的是( )
A.四点共面 B.
C.三线共点 D.
【典例2】(23-24高三下·全国·模拟预测)已知圆柱中,AD,BC分别是上、下底面的两条直径,且,若是弧BC的中点,是线段AB的中点,则( )
A.四点不共面 B.四点共面
C.为直角三角形 D.为直角三角形
1.(23-24高三下·四川成都·二模)在正方体中,、分别是棱、靠近下底面的三等分点,平面平面,则下列结论正确的是( )
A.过点
B.
C.过点的截面是三角形
D.过点的截面是四边形
2.已知在正方体中,E、F分别为、的中点,,.求证:
(1)D,B,F,E四点共面;
(2)若交平面DBFE于R点,则P、Q、R三点共线;
(3)DE、BF、三线交于一点.
考点三、截面问题
【典例1】(23-24高三上·北京东城·期末)如图,在正方体中,,,分别是,的中点.用过点且平行于平面的平面去截正方体,得到的截面图形的面积为( )
A. B. C. D.
【典例2】(23-24高三下·浙江·模拟预测)如图,已知长方体的体积为是棱的中点,平面将长方体分割成两部分,则体积较小的一部分的体积为( )
A. B. C. D.
1.(23-24高三下·江西·开学考试)已知一正方体木块的棱长为4,点在棱上,且.现过三点作一截面将该木块分开,则该截面的面积为( )
A. B. C. D.
2.(23-24高三上·广东珠海·期末)如图,正方体的棱长为2,点分别是的中点,过点的平面截该正方体所得的截面记为,则截面的面积为( )
A. B. C. D.
考点四、直线与直线位置关系判断
【典例1】(23-24高三下·上海·三模)在空间中,“a、b为异面直线”是“a、b不相交”的( ).
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
【典例2】(22-23高三下·北京海淀·三模)已知正方体中,点M为线段上的动点,点N为线段上的动点,则与线段相交且互相平分的线段MN有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
1.如下图,是正方体面对角线上的动点,下列直线中,始终与直线异面的是( )
A.直线 B.直线 C.直线 D.直线
2.(23-24高三下·山东日照·一模)已知l,m是两条不同的直线,为平面,,下列说法中正确的是( )
A.若l与不平行,则l与m一定是异面直线
B.若,则l与m可能垂直
C.若,且,则l与m可能平行
D.若,且l与不垂直,则l与m一定不垂直
考点五、异面直线所成角的求解
【典例1】(23-24高三下·北京·阶段练习)已知三棱锥中,,E,F分别是SA,BC的中点,,则EF与AB所成的角大小为( )
A. B. C. D.
【典例2】(24-25高三上·云南德宏·阶段练习)榫卯结构是中国古代建筑文化的瑰宝,通过将连接部分紧密拼接,使整个结构能够承受较大的重量,并具有优异的抗震能力.其中,木楔子的运用极大地增加了榫卯连接的牢固性.木楔子是一种简单的机械工具,用于填充器物的空隙,使其更加稳固.如图为一个木楔子的直观图,其中四边形是正方形,,且,均为正三角形,,则与所成角的大小为( )
A. B. C. D.
1.(23-24高三下·陕西咸阳·模拟预测)已知正方体中,E为中点,则异面直线与 所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
2.(23-24高三上·海南·模拟预测)如图,在直三棱柱 中,所有棱长都相等,分别是棱 的中点,则异面直线与 所成角的余弦值是( )
A. B. C. D.
考点六、直线与平面、平面与平面的位置关系
【典例1】(24-25高三上·北京朝阳·阶段练习)若a,b,l是空间中三条不同的直线,,,是三个不同的平面,则下列命题中真命题是( )
A.若,,,则 B.若,,,则
C.若,,,则 D.若,,,则
【典例2】(23-24高三上·北京大兴·阶段练习)已知是两条不重合的直线,是三个不重合的平面,下列命题中正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
1.(23-24高三下·四川·模拟预测)设为两条不同的直线,为两个不同的平面,下列说法正确的是( )
A.若,,则
B.若与所成的角相等,则
C.若,,则
D.若,则
2.(24-25高三上·河北秦皇岛·阶段练习)已知直线是三条不同的直线,平面,,是三个不同的平面,下列命题正确的是( )
A.若,,则
B.若,,则
C.若,,且,,则
D.,,三个平面最多可将空间分割成8个部分
1.(21-22高三上·北京·阶段练习)有下列四个命题:
:两两相交且不过同一点的三条直线必在同一平面内;
:若空间两条直线不相交,则这两条直线平行;
:若直线平面,直线平面,则;
:若直线平面,直线平面,则.其中为真命题的是( )
A. B., C., D.,
2.(21-22高三上·北京·阶段练习)如图,已知正方体,空间中不存在平面经过其包含的所有对象的是( )
A.A,D, B.AB, C.A,O,C D.AB,C,
3.(22-23高三下·北京·一模)设,是两条不同的直线,,是两个不同的平面,若,,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
4.(22-23高三下·北京通州·模拟预测)若不同直线a,b,l与平面,且满足,则“a与b异面”是“b与l相交”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
5.(23-24高三上·北京·阶段练习)已知直线,直线和平面,则下列四个命题中正确的是( )
A.若,,则 B.若,,则
C.若,,则 D.若,,则
1.(22-23高三下·北京朝阳·一模)在长方体中,与平面相交于点M,则下列结论一定成立的是( )
A. B.
C. D.
2.(23-24高三下·江西新余·模拟预测)空间中有三条两两异面的直线,为其中一条直线上一定点,过引直线使其与这三条异面直线都相交,则对于任意的定点,存在的直线有( )条.
A. B. C. D.无数
3.(23-24高三上·山东菏泽·阶段练习)在三棱锥中,点E,F,G,H分别在AB,BC,CD,DA上,且,则下列说法中正确的是( )
A.直线EH与FG一定平行 B.直线EH与FG一定相交
C.直线EH与FG可能异面 D.直线EH与FG一定共面
4.(24-25高三上·江西上饶·阶段练习)如图所示,在棱长为的正方体中,为的中点,,则异面直线与所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
5.(23-24高三下·四川南充·三模)如图,在直三棱柱中,,,E、F、G、H分别为、、、的中点,则下列说法中错误的是( )
A.
B.E、F、G、H四点共面
C.设,则平面截该三棱柱所得截面的周长为
D.、、三线共点
1.(2021·全国·高考真题)在正方体中,P为的中点,则直线与所成的角为( )
A. B. C. D.
2.(2020·全国·高考真题)设有下列四个命题:
p1:两两相交且不过同一点的三条直线必在同一平面内.
p2:过空间中任意三点有且仅有一个平面.
p3:若空间两条直线不相交,则这两条直线平行.
p4:若直线l平面α,直线m⊥平面α,则m⊥l.
则下述命题中所有真命题的序号是 .
①②③④
3.(2020·全国·高考真题)如图,在长方体中,点,分别在棱,上,且,.证明:
(1)当时,;
(2)点在平面内.
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第32讲 空间点、直线、平面的位置关系
(6类核心考点精讲精练)
1. 5年真题考点分布
5年考情
考题示例
考点分析
-
-
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】本节内容在北京卷高考数学中不单独考查.
【备考策略】
1.理解空间点、直线、平面的位置关系;
2.了解可以作为推理依据的基本事实和定理;
3.能运用基本事实、定理和已获得的结论证明空间两直线的位置关系、线面的位置关系、面面的位置关系等简单命题;
【命题预测】本节内容单独考查的概率不高,但在空间几何平行与垂直位置关系的证明问题中有着重要的作用.
知识讲解
知识点1 平面的基本性质
1、平面的3个基本事实
(1)基本事实1:过不在一条直线上的三个点,有且只有一个平面.
(2)基本事实2:如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内.
(3)基本事实3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线.
推论1:经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面.
推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面.
推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面.
2、等角定理:空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.
知识点2 空间中的位置关系
1、直线与直线的位置关系
(1)空间两条直线的位置关系
位置关系
特点
相交
同一平面内,有且只有一个公共点
平行
同一平面内,没有公共点
异面直线
不同在任何一个平面内,没有公共点
(2)异面直线所成的角
①定义:设a,b是两条异面直线,经过空间任一点O作直线a′∥a,b′∥b,把a′与b′所成的锐角(或直角)叫做异面直线a与b所成的角(或夹角).
②范围:(0°,90°].
2、直线与平面的位置关系
位置关系
直线a在平面α内
直线a在平面α外
直线a与平面α相交
直线a与平面α平行
公共点
无数个公共点
一个公共点
没有公共点
符号表示
a⊂α
a∩α=A
a∥α
图形表示
3、两个平面的位置关系
位置关系
两平面平行
两平面相交
公共点
没有公共点
有无数个公共点(在一条直线上)
符号表示
α∥β
α∩β=l
图形表示
考点一、平面基本性质及应用
【典例1】(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)空间中有8个点,其中任何4个点不共面,过每3个点作一个平面,可以作的平面个数为( )
A.42 B.56 C.64 D.81
【答案】B
【解析】根据题意知“三个不共线的点确定一个平面”,且所确定的平面与点的顺序无关,
所以共可确定的平面个数是个.故选:B
【典例2】(23-24高三下·北京·开学考试)工人师傅在检测椅子的四个“脚”是否在同一个平面上时,只需连接对“脚”的两条线段,看它们是否相交,就知道它们是否合格.工人师傅运用的数学原理是( )
A.两条相交直线确定一个平面
B.两条平行直线确定一个平面
C.四点确定一个平面
D.直线及直线外一点确定一个平面
【答案】A
【解析】由于连接对“脚”的两条线段,看它们是否相交,就知道它们是否合格,
所以工人师傅运用的数学原理是“两条相交直线确定一个平面”.故选:A
1.(23-24高三下·陕西商洛·模拟预测)在空间中,下列命题是真命题的是( )
A.三条直线最多可确定1个平面 B.三条直线最多可确定2个平面
C.三条直线最多可确定3个平面 D.三条直线最多可确定4个平面
【答案】C
【解析】在空间中,三条直线最多可确定个平面,
例如:三棱锥中的三个侧面.故选:C
2.下列说法正确的是( )
A.四边形确定一个平面
B.如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内
C.经过三点确定一个平面
D.经过一条直线和一个点确定一个平面
【答案】B
【解析】略
考点二、空间几何共线共点共面问题
【典例1】(23-24高三下·湖南·二模)如图,在三棱柱中,分别为的中点,则下列说法错误的是( )
A.四点共面 B.
C.三线共点 D.
【答案】D
【解析】对于AB,如图,连接,,
因为是的中位线,所以,
因为,且,所以四边形是平行四边形,
所以,所以,所以四点共面,故AB正确;
对于C,如图,延长,相交于点,
因为,平面,所以平面,
因为,平面,所以平面,
因为平面平面,
所以,所以三线共点,故C正确;
对于D,因为,当时,,
又,则,故D错误.故选:D.
【典例2】(23-24高三下·全国·模拟预测)已知圆柱中,AD,BC分别是上、下底面的两条直径,且,若是弧BC的中点,是线段AB的中点,则( )
A.四点不共面 B.四点共面
C.为直角三角形 D.为直角三角形
【答案】D
【解析】因为点,而平面,结合圆柱结构,
所以平面,故四点不共面;
圆柱中,AD,BC分别是上、下底面的两条直径,且,
若是弧BC的中点,是线段AB的中点,故,
所以,故;
连接,则依题有为在平面内的射影,
在平面内显然与不垂直,故与不垂直;
,则为直角三角形,故选:.
1.(23-24高三下·四川成都·二模)在正方体中,、分别是棱、靠近下底面的三等分点,平面平面,则下列结论正确的是( )
A.过点
B.
C.过点的截面是三角形
D.过点的截面是四边形
【答案】B
【解析】如图取靠近点的三等分点,的另一个三等分点,的中点,的中点,
连接、、、、、、,
依题意可得且,且,
所以且,所以四边形为平行四边形,所以,
同理可证、,所以,
又、为的三等分点,所以为的中点,所以,则,
所以、、、四点共面,
又,所以,所以、、、四点共面,
所以、、、、共面,
所以五边形即为过点的截面,平面平面,
所以.故选:B.
2.已知在正方体中,E、F分别为、的中点,,.求证:
(1)D,B,F,E四点共面;
(2)若交平面DBFE于R点,则P、Q、R三点共线;
(3)DE、BF、三线交于一点.
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)证明见解析
【解析】(1)证明:因为EF是的中位线,所以.
在正方体中,,所以.
所以EF、BD确定一个平面,即D、B、F、E四点共面.
(2)在正方体中,设平面为、平面BDEF为.
因为,所以.又,所以.所以Q是与的公共点.
同理,P也是与的公共点.所以.
又,所以,,且.则,
故P、Q、R三点共线.
(3)因为且,所以DE与BF相交,
设交点为M,则由,平面,得平面,
同理,点平面.又平面平面,
所以.所以DE、BF、三线交于一点M.
考点三、截面问题
【典例1】(23-24高三上·北京东城·期末)如图,在正方体中,,,分别是,的中点.用过点且平行于平面的平面去截正方体,得到的截面图形的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】取的中点,连接,,,
正方体,平面,
平面,,
是的中点,,且,
四边形是矩形,
且,四边形是平行四边形,,
平面,平面,平面,
平面,平面,平面,
,平面,平面,
平面平面,
即平面为过点且平行于平面的平面截正方体所得平面,
,,,
.故选:A.
【典例2】(23-24高三下·浙江·模拟预测)如图,已知长方体的体积为是棱的中点,平面将长方体分割成两部分,则体积较小的一部分的体积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】取的中点,连接, 易知,所以平面与交点为.
设长方体的长、宽、高分别为,则.
平面将长方体分割成两部分,则体积较小的一部分的体积为
.故选:A.
1.(23-24高三下·江西·开学考试)已知一正方体木块的棱长为4,点在棱上,且.现过三点作一截面将该木块分开,则该截面的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
如图,在上取一点,使得,连接,
因为且,所以四边形为平行四边形,
所以与相交于且为的中点,
又在上,所以与相交于,且O平分,,
所以四点四点共面且四边形为平行四边形,
所以过三点的截面是平行四边形,
,
,
,
故截面面积为.故选:A.
2.(23-24高三上·广东珠海·期末)如图,正方体的棱长为2,点分别是的中点,过点的平面截该正方体所得的截面记为,则截面的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】延长,与直线相交于,
连接与分别交于点,连接,
则五边形即为截面,
正方体的棱长为2,点分别是的中点,
由≌≌得,
,,
故,
因为⊥平面,平面,
所以⊥,⊥,
由勾股定理得,
取的中点,连接,则⊥,且,
由勾股定理,
其中,
由相似关系可知,,
故.
故选:D
考点四、直线与直线位置关系判断
【典例1】(23-24高三下·上海·三模)在空间中,“a、b为异面直线”是“a、b不相交”的( ).
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件 C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
【答案】A
【解析】直线a、b为异面直线,则直线a、b不相交,
反之,直线a、b不相交,直线a、b可能平行,也可能是异面直线,
所以在空间中,“a、b为异面直线”是“a、b不相交”的充分非必要条件.故选:A
【典例2】(22-23高三下·北京海淀·三模)已知正方体中,点M为线段上的动点,点N为线段上的动点,则与线段相交且互相平分的线段MN有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
【答案】B
【解析】在正方体中,,而平面,即有平面,
又与线段相交,则交点必在直线上,
而平面,于是平面,平面,
因为,平面,即平面,而平面平面,
因此,即点为的交点,又线段与互相平分,
取的中点,连接并延长交于,显然,于是为的中点,
所以当点与重合,点与重合时,与线段相交且互相平分,
这样的直线只有1条.故选:B
1.如下图,是正方体面对角线上的动点,下列直线中,始终与直线异面的是( )
A.直线 B.直线 C.直线 D.直线
【答案】D
【解析】当P位于中点时,易知,
由正方体的特征可知四边形为平行四边形,此时、面,故A错误;
当P与重合时,此时、面,故B错误;
当P与重合时,由正方体的特征可知四边形为平行四边形,此时,故C错误;
由正方体的特征可知四边形为平行四边形,
而平面,平面,、平面,,
故与始终异面,即D正确.故选:D
2.(23-24高三下·山东日照·一模)已知l,m是两条不同的直线,为平面,,下列说法中正确的是( )
A.若l与不平行,则l与m一定是异面直线
B.若,则l与m可能垂直
C.若,且,则l与m可能平行
D.若,且l与不垂直,则l与m一定不垂直
【答案】B
【解析】对于选项A:若l与不平行,则l与的位置关系有:相交或直线在平面内,
且,则l与m的位置关系有:平行、相交或异面,故A错误;
对于选项B:若,则l与m可能垂直,
如图所示:,可知:,故B正确;
对于选项C:若,且,,则l与m异面,故C错误;
对于选项D:若,且l与不垂直,则l与m可能垂直,
如图,取为平面,,
符合题意,但,故D错误;故选:B.
考点五、异面直线所成角的求解
【典例1】(23-24高三下·北京·阶段练习)已知三棱锥中,,E,F分别是SA,BC的中点,,则EF与AB所成的角大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】取的中点G,连接,如图,
又E为的中点,所以,同理可得,
所以(或其补角)是与所成的角.
取的中点H,连接,则,
所以,
则,所以与所成的角为.故选:B.
【典例2】(24-25高三上·云南德宏·阶段练习)榫卯结构是中国古代建筑文化的瑰宝,通过将连接部分紧密拼接,使整个结构能够承受较大的重量,并具有优异的抗震能力.其中,木楔子的运用极大地增加了榫卯连接的牢固性.木楔子是一种简单的机械工具,用于填充器物的空隙,使其更加稳固.如图为一个木楔子的直观图,其中四边形是正方形,,且,均为正三角形,,则与所成角的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
如图,取的中点,连接,
因为,,所以四边形为平行四边形,
所以,
同理可得,所以为异面直线与所成的角或其补角,
,,即,
所以,即与所成角的大小为,故选:A.
1.(23-24高三下·陕西咸阳·模拟预测)已知正方体中,E为中点,则异面直线与 所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】连接,,如图:
因为为正方体可得,所以(或其补角)是异面直线与 所成角,
设正方体的棱长为,,
,
在中,,
所以异面直线与 所成角的余弦值是.故选:D.
2.(23-24高三上·海南·模拟预测)如图,在直三棱柱 中,所有棱长都相等,分别是棱 的中点,则异面直线与 所成角的余弦值是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】连接,因为在直三棱柱中,分别是棱的中点,
故,即四边形为平行四边形,所以,
则即为异面直线与 所成角或其补角;
直三棱柱中,所有棱长都相等,设其棱长为,连接,
则平面,故平面平面,
故,是棱的中点,故,
则,而,
又,故在中,,
由于异面直线所成角的范围,故异面直线与 所成角的余弦值是,故选:D.
考点六、直线与平面、平面与平面的位置关系
【典例1】(24-25高三上·北京朝阳·阶段练习)若a,b,l是空间中三条不同的直线,,,是三个不同的平面,则下列命题中真命题是( )
A.若,,,则 B.若,,,则
C.若,,,则 D.若,,,则
【答案】A
【解析】对于A,若,,,由线面平行的性质可得,故A正确;
对于B,若,,,当时,得不出,故B错误;
对于C,若,,,可能,也可能与相交,故C错误;
对于D,若,,,可能,也可能,
也可能不共线且不垂直,故D错误.故选:A.
【典例2】(23-24高三上·北京大兴·阶段练习)已知是两条不重合的直线,是三个不重合的平面,下列命题中正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】C
【解析】A:若,则平行、相交、异面都有可能,错;
B:若,由于位置关系不确定,不一定成立,错;
C:若,由垂直于同一平面的两条直线平行,即,对;
D:若,则平行或相交,错.故选:C
1.(23-24高三下·四川·模拟预测)设为两条不同的直线,为两个不同的平面,下列说法正确的是( )
A.若,,则
B.若与所成的角相等,则
C.若,,则
D.若,则
【答案】D
【解析】对于A,平行于同一平面的两条直线可能平行,也可能异面,故A错误;
对于B,与所成的角相等,则可能异面,可能相交,也可能平行,故B错误,
对于C,,,则可能垂直,但也可能平行或者相交或者异面,故C错误;
对于D,,则,D正确.故选:D.
2.(24-25高三上·河北秦皇岛·阶段练习)已知直线是三条不同的直线,平面,,是三个不同的平面,下列命题正确的是( )
A.若,,则
B.若,,则
C.若,,且,,则
D.,,三个平面最多可将空间分割成8个部分
【答案】D
【解析】直线是三条不同的直线,平面,,是三个不同的平面,
对于A,若,,则与相交、平行或异面,故A错误;
对于B,若,,则或,故B错误;
对于C,若,,且,,
由于直线未必相交,所以与不一定平行,故C错误;
对于D,,,三个平面两两垂直时,最多可将空间分割成8个部分,故D正确故选:D.
1.(21-22高三上·北京·阶段练习)有下列四个命题:
:两两相交且不过同一点的三条直线必在同一平面内;
:若空间两条直线不相交,则这两条直线平行;
:若直线平面,直线平面,则;
:若直线平面,直线平面,则.其中为真命题的是( )
A. B., C., D.,
【答案】B
【解析】:两两相交且不过同一点的三条直线围成一个三角形,是平面图形,为真命题.
:若空间两条直线不相交,可能为异面直线,为假命题.
:根据线面垂直的定义可知为真命题.
,直线平面且直线平面,
所以直线与有可能平行,也有可能异面,为假命题.故选:B
2.(21-22高三上·北京·阶段练习)如图,已知正方体,空间中不存在平面经过其包含的所有对象的是( )
A.A,D, B.AB, C.A,O,C D.AB,C,
【答案】D
【解析】对于A,存在平面AD包含点A,D,,故A不正确;
对于B,存在平面AB包含AB,,故B不正确;
对于C,存在平面包含点A,O,C,故C不正确;
对于D,因为直线AB,C 是异面直线,所以不存在平面包含AB,C,,故D正确,故选:D.
3.(22-23高三下·北京·一模)设,是两条不同的直线,,是两个不同的平面,若,,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【解析】若,,,则与的位置关系不能确定;
若,因为,所以,又,所以成立.
所以“”是“”的必要不充分条件.故选:B
4.(22-23高三下·北京通州·模拟预测)若不同直线a,b,l与平面,且满足,则“a与b异面”是“b与l相交”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【解析】因为,又因为a与b异面,所以b与l相交;
因为,又因为b与l相交,所以a与b异面.
所以“a与b异面”是“b与l相交”的充要条件.故选:C
5.(23-24高三上·北京·阶段练习)已知直线,直线和平面,则下列四个命题中正确的是( )
A.若,,则 B.若,,则
C.若,,则 D.若,,则
【答案】C
【解析】对于A,若,,则或与异面,故A错误;
对于B,若,,则或与异面或与相交,故B错误;
对于C,若,过作平面,使得,则,
因为,,则,又,则,故C正确;
对于D,若,,则或或与相交,故D错误.故选:C.
1.(22-23高三下·北京朝阳·一模)在长方体中,与平面相交于点M,则下列结论一定成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】如图,连接,交于,连接,,
在长方体中,平面与平面的交线为,
而平面,且平面,所以,
又,,所以,故C正确.
对于A,因为长方体中与不一定垂直,故推不出,故A错误;
对于B,因为长方体中与不一定相等,故推不出,故B错误;
对于D,由B知,不能推出与垂直,而是中线,所以推不出,故D错误.
故选:C
2.(23-24高三下·江西新余·模拟预测)空间中有三条两两异面的直线,为其中一条直线上一定点,过引直线使其与这三条异面直线都相交,则对于任意的定点,存在的直线有( )条.
A. B. C. D.无数
【答案】A
【解析】如图:在正方体中,不妨设三条两两异面的直线为,
令,作平面过,则过与相交的直线都在平面内,
作平面过,则过与相交的直线都在平面内,.
平面与平面不平行且不重合,有且仅有一条公共直线,
所以直线只有1条.故选:A.
3.(23-24高三上·山东菏泽·阶段练习)在三棱锥中,点E,F,G,H分别在AB,BC,CD,DA上,且,则下列说法中正确的是( )
A.直线EH与FG一定平行 B.直线EH与FG一定相交
C.直线EH与FG可能异面 D.直线EH与FG一定共面
【答案】D
【解析】由于,所以E,F,G,H四点确定一个平面EFGH,
因此直线EH与FG一定共面,故D正确,C错误;
只有当,时,此时四边形为平行四边形,此时,故A不正确;
只有当但时,此时四边形EFGH为梯形,
此时EH,GF相交于一点,故B不正确.
故选:D.
4.(24-25高三上·江西上饶·阶段练习)如图所示,在棱长为的正方体中,为的中点,,则异面直线与所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】连接,,,
因为为的中点,,所以,
因为,,,,所以,,
所以四边形为平行四边形,所以,所以,
所以为异面直线与所成的角(或其补角),
因为为等边三角形,所以,故,
所以异面直线与所成角的余弦值为.故选:C.
5.(23-24高三下·四川南充·三模)如图,在直三棱柱中,,,E、F、G、H分别为、、、的中点,则下列说法中错误的是( )
A.
B.E、F、G、H四点共面
C.设,则平面截该三棱柱所得截面的周长为
D.、、三线共点
【答案】C
【解析】如图,
连接,由分别为中点,可得,
由可知,侧面为菱形,
所以,所以,故A正确;
连接,因为E、F、G、H分别为、、、的中点,
所以,,所以,所以E、F、G、H四点共面,故B正确;
延长交的延长线于点,连接,交于点,连接,,
设确定平面为,则,所以,所以,
则易知三棱柱的截面四边形为, 在中,,
在中,,而中,,
而,所以截面的周长大于,故C错误;
由B知,且,所以梯形的两腰、所在直线必相交于一点,
因为平面,平面,
又平面平面,所以,所以与重合,
即、、三线共点于,故D正确.故选:C
1.(2021·全国·高考真题)在正方体中,P为的中点,则直线与所成的角为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
如图,连接,因为∥,
所以或其补角为直线与所成的角,
因为平面,所以,又,,
所以平面,所以,
设正方体棱长为2,则,
,所以.故选:D
2.(2020·全国·高考真题)设有下列四个命题:
p1:两两相交且不过同一点的三条直线必在同一平面内.
p2:过空间中任意三点有且仅有一个平面.
p3:若空间两条直线不相交,则这两条直线平行.
p4:若直线l平面α,直线m⊥平面α,则m⊥l.
则下述命题中所有真命题的序号是 .
①②③④
【答案】①③④
【解析】对于命题,可设与相交,这两条直线确定的平面为;
若与相交,则交点在平面内,
同理,与的交点也在平面内,
所以,,即,命题为真命题;
对于命题,若三点共线,则过这三个点的平面有无数个,
命题为假命题;
对于命题,空间中两条直线相交、平行或异面,
命题为假命题;
对于命题,若直线平面,
则垂直于平面内所有直线,
直线平面,直线直线,命题为真命题.
综上可知,,为真命题,,为假命题,为真命题,为假命题,
为真命题,为真命题.
故答案为:①③④.
3.(2020·全国·高考真题)如图,在长方体中,点,分别在棱,上,且,.证明:
(1)当时,;
(2)点在平面内.
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析.
【解析】
(1)因为长方体,所以平面,
因为长方体,所以四边形为正方形
因为平面,因此平面,
因为平面,所以;
(2)在上取点使得,连,
因为,所以
所以四边形为平行四边形,
因为所以四点共面,
所以四边形为平行四边形, ,所以四点共面,
因此在平面内
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