内容正文:
第十一章 立体几何初步
11.3 空间中的平行关系
11.3.3 平面与平面平行
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第十一章 立体几何初步
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第十一章 立体几何初步
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目
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课前案·自主学习
01
02
CONTENTS
03
课堂案·互动探究
课后案·学业评价
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第十一章 立体几何初步
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课前案·自主学习
01
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导学1 平面与平面平行的判定
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两条相交
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相交
两条直线
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导学2 平面与平面平行的性质定理
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平行
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课堂案·互动探究
02
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课后案·学业评价
03
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学业标准
素养目标
1.掌握平面与平面的位置关系.
2.掌握平面与平面平行的判定定理和性质定理,并能利用两个定理解决空间中的平行关系问题.(重点、难点)
1.借助几何体判定平面与平面的位置关系,培养直观想象、逻辑推理核心素养.
2.通过根据平行关系进行相关计算,培养数学运算核心素养.
如何从有无公共点的角度理解两平面位置关系?
[提示] 如果两个平面有一个公共点,那么由基本事实3可知:这两个平面相交于过这个点的一条直线;如果两个平面没有公共点,那么就说这两个平面相互平行.
三角板的两条边所在直线分别与平面α平行,这个三角板所在平面与平面α平行吗?
[提示] 平行.
若一个平面内有无数条直线平行于另一个平面,那么这两个平面平行吗?
[提示] 不一定,也可能相交.
◎结论形成
1.两平面的位置关系及表示
位置关系
相交
平行
公共点
有无数个公共点
没有公共点
图形语言
符号语言
α∩β=l
α∥β
2.平面与平面平行的判定定理(简称为面面平行的判定定理)
文字
语言
如果一个平面内有__________直线分别平行于另一个平面,那么这两个平面平行.
图形
语言
符号
语言
如果l⊂α,m⊂α,l∩m=P,l∥β,m∥β,则α∥β.
3.面面平行的判定定理的推论
如果一个平面内有两条_____直线分别平行于另一个平面内的__________,则这两个平面平行.
在正方体ABCDA1B1C1D1中,平面A1B1C1D1中的所有直线都平行于平面ABCD吗?
[提示] 是的.
在正方体ABCDA1B1C1D1中,过BC的平面交平面A1B1C1D1于B1C1,B1C1与BC是什么关系?
[提示] 平行.
◎结论形成
平面与平面平行的性质定理
(简称为面面平行的性质定理)
文字语言
如果两个平行平面同时与第三个平面相交,那么它们的交线_____.
图形
语言
符号语言
如果α∥β,α∩γ=l,β∩γ=m,则l∥m.
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若一个平面内的两条直线都与另一个平面平行,则这两个平面平行.( )
(2)若一个平面内的两条相交直线分别平行于另一个平面内的两条直线,则这两个平面平行.( )
(3)若一个平面内的无数条直线都与另一个平面平行,则这两个平面平行.( )
(4)已知平面α,β,γ,若α∥β,β∥γ,则α∥γ.( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√
2.已知直线a∥平面α,a∥平面β,α∩β=b,则a与b( )
A.相交
B.平行
C.异面
D.共面或异面
解析 因为直线a∥α,a∥β,所以在平面α,β中必分别有一直线平行于a,不妨设为m,n,所以a∥m,a∥n,所以m∥n.又α,β相交,m在平面α内,n在平面β内,所以m∥β,所以m∥b,所以a∥b.
答案 B
解析 由面面平行的性质可知第三平面与两平行平面的交线是平行的.
答案 平行
3.正方体ABCDA1B1C1D1的各个面中与直线A1B1平行的平面有_______个.
解析 由正方体图形特点,知直线A1B1与平面CC1D1D和平面ABCD平行.
答案 2
4.过正方体ABCDA1B1C1D1的三个顶点A1,C1,B的平面与底面ABCD所在平面的交线为l,则l与A1C1的位置关系是_______.
eq \x(题型一 平面与平面平行的判定 )
如图,在四棱锥PABCD中,E,F,G分别是PC,PD,BC的中点,DC∥AB,求证:平面PAB∥平面EFG.
[证明] ∵E,G分别是PC,BC的中点,
∴EG∥PB,
又∵EG⊄平面PAB,PB⊂平面PAB,
∴EG∥平面PAB,
∵E,F分别是PC,PD的中点,
∴EF∥CD,∵AB∥CD,∴EF∥AB,
∵EF⊄平面PAB,AB⊂平面PAB,
∴EF∥平面PAB,
又EF∩EG=E,EF⊂平面EFG,EG⊂平面EFG,
∴平面EFG∥平面PAB.
利用判定定理证明面面平行,必须具备两个条件:
(1)有两条直线平行于另一平面;
(2)这两条直线必须相交.
[触类旁通]
1.(2024·山东枣庄高一期中)如图所示,在三棱柱ABCA1B1C1中,过BC的平面与上底面A1B1C1交于GH(GH与B1C1不重合).
(1)求证:BC∥GH;
(2)若E,F,G分别是AB,AC,A1B1的中点,求证:平面EFA1∥平面BCHG.
证明 (1)在三棱柱ABCA1B1C1中,
平面A1B1C1∥平面ABC,平面BCHG∩平面ABC=BC,平面BCHG∩平面A1B1C1=GH,
故BC∥GH.
(2)∵在三棱柱ABCA1B1C1中,
E,F,G分别是AB,AC,A1B1的中点,A1G∥BE,A1G=BE,
∴四边形BGA1E是平行四边形,∴A1E∥BG,
∵BG⊄平面A1EF,A1E⊂平面A1EF,∴BG∥平面A1EF.
又EF∥BC,BC⊄平面A1FE,EF⊂平面A1EF,∴BC∥平面A1EF.
又BG∩BC=B,BG,BC⊂平面BCHG,
∴平面EFA1∥平面BCHG.
一题多变)eq \x(题型二 平面与平面平行的性质 )
(1)如图,已知平面α∥β,P∉α且P∉β,过点P的直线m与α,β分别交于A,C,过点P的直线n与α,β分别交于B,D,且PA=6,AC=9,PD=8,则BD=_______.
(2)如图所示,已知三棱锥ABC A1B1C1中,D是BC的中点,D1是B1C1的中点,设平面A1D1B∩平面ABC=l1,平面ADC1∩平面A1B1C1=l2,求证:l1∥l2.
(1)[解析] 因为AC∩BD=P,
所以经过直线AC与BD可确定平面PCD,因为α∥β,α∩平面PCD=AB,β∩平面PCD=CD,
所以AB∥CD.所以eq \f(PA,AC)=eq \f(PB,BD),即eq \f(6,9)=eq \f(8-BD,BD).
所以BD=eq \f(24,5).
[答案] eq \f(24,5)
(2)[证明] 连接D1D,
因为D与D1分别是BC与B1C1的中点,
所以DD1eq \o(\s\do3(═),\s\up3(∥))BB1,
又BB1eq \o(\s\do3(═),\s\up3(∥))AA1,所以DD1eq \o(\s\do3(═),\s\up3(∥))AA1,
所以四边形A1D1DA为平行四边形,
所以AD∥A1D1,
又平面A1B1C1∥平面ABC,且平面A1B1C1∩平面A1D1B=A1D1,平面A1D1B∩平面ABC=l1,
所以A1D1∥l1,同理可证:AD∥l2,
因为A1D1∥AD,所以l1∥l2.
[母题变式]
(变条件)将本例(1)改为:若点P位于平面α,β之间(如图),其他条件不变,试求BD的长.
解析 与例2(1)同理,可证AB∥CD.
所以eq \f(PA,PC)=eq \f(PB,PD),即eq \f(6,3)=eq \f(BD-8,8),所以BD=24.
利用面面平行的性质定理判断两直线平行的步骤
(1)先找两个平面,使这两个平面分别经过这两条直线中的一条;
(2)判定这两个平面平行(此条件有时题目会直接给出);
(3)再找一个平面,使这两条直线都在这个平面上;
(4)由定理得出结论.
[触类旁通]
2.(多选题)如图所示,在正方体ABCDA1B1C1D1中,M,N,P,Q分别是线段C1D1,A1D1,BD1,BC的中点,给出下面四个结论,其中正确的序号为( )
A.MN∥平面APC
B.B1Q∥平面ADD1A1
C.A,P,M三点共线
D.平面MNQ∥平面ABCD
解析 平面APC即为平面ACC1A1,MN∥A1C1,A1C1∥AC,即MN∥AC,而AC⊂平面ACC1A1,
因此有MN∥平面ACC1A1,所以A正确.由平面BCC1B1∥平面ADD1A1,又B1Q⊂平面BCC1B1,故B1Q∥平面ADD1A1,所以B正确.平面APC即为平面ACC1A1,A,P,C1共线,所以A,P,M三点不共线,所以C不正确.
平面MNQ与平面ABCD是相交的.所以D不正确.
答案 AB
eq \x(题型三 线线、线面、面面平行的综合应用)
如图所示,在底面是平行四边形的四棱锥PABCD中,点E在PD上,且PE∶ED=2∶1,在棱PC上是否存在一点F,使BF∥平面AEC?并证明你的结论.
[解析] 当F是棱PC的中点时,BF∥平面AEC,证明如下:取PE的中点M,连接FM,BM,则FM∥CE,①
由EM=eq \f(1,2)PE=ED,知E是MD的中点,设BD∩AC=O,则O为BD的中点,连接OE,
则BM∥OE,②
由①②可知,平面BFM∥平面AEC,又BF⊂平面BFM,所以BF∥平面AEC.
空间中线、面平行关系的转化
[触类旁通]
3.如图,已知点P是平行四边形ABCD所在平面外一点,M,N分别是AB,PC的中点.
(1)求证:MN∥平面PAD;
(2)在PB上确定一个点Q,使平面MNQ∥平面PAD.
(1)证明 如图,取PD的中点H,
连接AH,NH,由N是PC的中点,H是PD的中点,知NH∥DC,NH=eq \f(1,2)DC.
由M是AB的中点知AM∥DC,AM=eq \f(1,2)DC.
∴NH∥AM,NH=AM,
∴四边形AMNH为平行四边形.
∴MN∥AH.
由MN⊄平面PAD,AH⊂平面PAD,知MN∥平面PAD.
(2)解析 当Q是PB的中点时,
平面MNQ∥平面PAD,
∵M,N分别是AB,PC的中点,
若Q为PB的中点,则MQ∥PA,NQ∥BC.
又底面平行四边形ABCD中,BC∥AD,
∴NQ∥AD,又MQ⊄平面PAD,则MQ∥平面PAD,同理,NQ∥平面PAD,
又MQ∩NQ=Q,MQ,NQ⊂平面MNQ,
∴平面MNQ∥平面PAD.
[缜密思维提能区] 规范答题
空间中线、面平行的综合应用
[典例] (13分)如图,在长方体ABCDA1B1C1D1中,E是BC的中点,M,N分别是AE,CD1的中点.求证:MN∥平面ADD1A1.
[审题指导] 先找CD的中点K,证明平面MNK∥平面ADD1A1,进而证明MN∥平面ADD1A1.
[规范解答] 如图,取CD的中点K,
连接MK,NK①.(2分)
因为M,N,K分别是AE,CD1,CD的中点,
所以MK∥AD,NK∥DD1.(4分)
又MK⊄平面ADD1A1,
AD⊂平面ADD1A1.
所以MK∥平面ADD1Aeq \o\al(②,1),(7分)
同理NK∥平面ADD1A1.(9分)
又MK∩NK=K,
所以平面MNK∥平面ADD1Aeq \o\al(③,1).(11分)
又MN⊂平面MNK,
所以MN∥平面ADD1A1.(13分)
知识落实
技法强化
(1)平面与平面平行的判定定理及推论.
(2)平面与平面平行的性质定理及推论.
(1)证明面面平行及线面平行注意应用转化思想.
(2)证明问题时要把平面与平面平行的条件写全面.
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