4.2平面与平面平行-【创新教程】2024-2025学年高中数学必修第二册五维课堂(北师大版2019)
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教辅
内容正文:
1.如果一条直线与两个平行平面中的一个平行,
那么这条直线与另一个平面的位置关系为
( )
A.平行
B.相交
C.直线在平面内
D.平行或直线在平面内
2.已知直线a∥直线b,b∥直线c,c∥平面α,则
( )
A.a∥α B.a⊂α
C.a与α相交 D.a∥α或a⊂α
3.梯形ABCD 中,AB∥CD,AB⊂平面α,CD⊄
平面α,则 直 线 CD 与 平 面α 的 位 置 关 系
是 .
4.如 图 所 示,四 边 形 ABDC
是 梯 形,AB ∥ CD,且
AB∥平面α,M 是AC 的中
点,BD 与 平 面α 交 于 点
N,AB=4,CD=6,则 MN
= .
5.如图所示,P 为▱ABCD 所在平面外一点,在
PC上求一点E,使PA∥平面BED,并给出
证明.
学习至此,请完成配套训练
4.2 平面与平面平行
课程标准 素养解读
1.借助长方体,通过直观感知,归纳出平面与平面
平行的判定及性质定理,并加以证明
2.会应用平面与平面平行的判定及性质定理证明
平面与平面平行
通过探索发现平面与平面平行的判定定理及性
质定理,重点培养数学抽象素养,通过应用平面
与平面平行的判定定理,提升逻辑推理素养及
直观想象素养
[情境引入]
工人师傅将水平仪(如图(1))在桌面上交叉放
置两次,如果水平仪的气泡两次都在中央,就
能判断桌面是水平平面(注意:当水平仪的气
泡居中时,水平仪所在的直线就是水平线).
问题 该检测原理即为两平面平行的判定定
理,如何判定两平面平行?
[知识梳理]
[知识点一] 平面与平面平行的性质定理
文字叙述:两个平面平行,如果另一个平面与
这两个平面相交,那么两条交线平行.
符号表示:α∥β,α∩γ=a,β∩γ=b⇒a∥b.
图形表示:
作用:证明两直线平行.
971
第六章 立体几何初步
1.平面平行具有传递性吗? 若α∥β,
α∥γ,则β∥γ成立吗?
2.若两个平面α与β平行,则平面α内的直
线与平面β有何关系?
3.若α∥β,则在这两个平面内各取一点连得
线段长相等吗?
[知识点二] 平面与平面平行的判定定理
文字叙述:如果一个平面内的两条 与
另一个平面平行,那么这两个平面平行.
符号表示:
a⊂α,b⊂α,a∩b=A,a∥β,b∥β⇒α∥β.
图形表示:
作用:证明平面与平面平行.
4.若平面α中有无数条直线与平面β
平行,则平面α与平面β一定平行吗?
5.若一个平面内的两条直线分别与另一个平
面平行,则两个平面有何位置关系?
6.平面与平面平行的判定定理的实质 是
什么?
[预习自测]
1.已知长方体ABCD-A′B′C′D′,平面α∩平面
ABCD=EF,平面α∩平面A′B′C′D′=E′F′,
则EF与E′F′的位置关系是 ( )
A.平行 B.相交
C.异面 D.不确定
2.若平面α∥平面β,直线a∥α,点B∈β,且
B∉a,则在β内过点B 的所有直线中 ( )
A.不一定存在与a平行的直线
B.只有两条与a平行的直线
C.存在无数条与a平行的直线
D.存在唯一一条与a平行的直线
3.在长方体 ABCD-A′B′C′D′中,下列正确
的是 ( )
A.平面ABCD∥平面ABB′A′
B.平面ABCD∥平面ADD′A′
C.平面ABCD∥平面CDD′C′
D.平面ABCD∥平面A′B′C′D′
平面与平面平行性质定理的应用
[例1]如图所示,已知三棱柱
ABC-A′B′C′中,D 是BC
的中点,D′是B′C′的中点,
设平面A′D′B∩平面ABC=
a,平面ADC′∩平面A′B′C′
=b,试判断直线a,b的位置
关系,并证明.
[思路点拨] 由面面平行的性质可得A′D′
∥a,AD∥b,又A′D′∥AD,由平行线的传
递性可得a∥b.
常用的面面平行的性质
(1)两个平面平行,其中一个平面内的任
意一条直线平行于另一个平面;(2)平行
于同一个平面的两个平面平行;(3)两条
直线被三个平行平面所截,截得的线段长
对应成比例;(4)经过平面外一点有且只
有一个平面与已知平面平行.
[变式训练]
1.如图所示,P是三角形ABC
所在平面外一点,平面α∥
平面 ABC,α 分 别 交 线 段
PA,PB,PC 于A′,B′,C′,
若PA′∶AA′=2∶3,则
△A′B′C′与△ABC的面积
之比为 ( )
A.2∶5 B.3∶8
C.4∶9 D.4∶25
081
数学(BS)必修第二册
平面与平面平行的判定定理的应用
[例2] 如图所示,在三棱柱ABC
-A1B1C1 中,点 D,E 分 别 是
BC 与B1C1 的中点.求证:平面
A1EB∥平面ADC1.
[思路点拨] 应用判定定理证明面面平行
的关键是在一个平面内找到两条相交线都
与另一个平面平行.
(1)证明面面平行,可从证明线面平行入
手,而证明线面平行又可通过线面平行
的判定定理转化为证明线线平行.证明
线线平行的途径有很多,如利用对应线
段成比例关系、平行四边形对边平行、
梯形两底边平行、平行公理等,做题时
应灵活应用.
(2)判断或证明面面平行的方法
①平面与平面平行的定义(常用反证
法),此法很少使用.
②平面与平面平行的判定定理.
③判定定理的推论.
④如果两个平面同时平行于第三个平
面,那么这两个平面平行(平行的传送
性).
[变式训练]
2.如图,点P 是△ABC所在
平面外一点,点A′,B′,C′
分 别 是 △PBC,△PAC,
△PAB的重心.
(1)求证:平面A′B′C′∥平
面ABC.
(2)求A′B′∶AB的值.
平行关系的相互转化
[例3] 已知M,N 分别是底面为平行四边形的
四棱锥P-ABCD 棱AB,PC 的中点,平面
CMN 与平面PAD 交于PE,求证:
(1)MN∥平面PAD;
(2)MN∥PE.
[思路点拨] 利用平行之间的相互转化解题.
181
第六章 立体几何初步
1.线线平行、线面平行、面面平行是一个有机
的整体,平行关系的判定定理、性质定理是
转化平行关系的关键,其内在联系如下图
所示:
解题时,往往通过构造辅助平面将线线平
行、线面平行转化为面面平行.
2.平行关系综合问题的证明需灵活运用三种
平行关系的判定和性质定理作为论证的
依据.
3.对于空间平行的探索性问题,可采用猜想
再证明的思路.
[变式训练]
3.如图,在四棱锥P-ABCD
中,AB∥CD,E,F分别为
PC,PD 的 中 点,在 底 面
ABCD 内是否存在点Q,
使平面EFQ∥平面PAB?
若存在,确定点Q的位置;
若不存在,说明理由.
平行关系中的探索性问题
[例4]如图,已知四棱柱ABCD-A1B1C1D1的
底面为菱形.
(1)求证:平面AB1C∥平面DA1C1;
(2)在直线CC1上是否存在点P,使BP∥平面
DA1C1?
[思路点拨] (1)要证平面AB1C∥平面
DA1C1,只需证一平面内的两条相交直线分
别平行于另一个平面,由四棱柱的性质得到
A1C1∥AC,AB1∥DC1 从而A1C1∥平面
AB1C,DC1∥平 面 AB1C,继 而 证 得 平 面
AB1C∥平面DA1C1.
(2)利用点动成线,思考C1C上不可能有两
个点P 满足BP∥平面DA1C1(原因是平面
BC1C不平行平面DA1C1),另外发现平面
DA1C1 中,A1D ∥B1C ⇒A1D ∥ 平 面
BC1C,则只需BP∥B1C即可.
将证明面面平行问题转化为线面平行问
题,而将证线面平行问题,转化为线线平
行问题.在立体几何中,通过线线、线面、
面面间的位置关系的相互转化,可使问题
顺利得到解决.熟练掌握这种转化的思想
方法.就能找到解题的突破口,这是高考
重点考查证明平行的方法,应引起重视.
[变式训练]
4.已知在正方体ABCD-A′B′C′D′中,M,N 分
别是A′D′,A′B′的中点,在该正方体中是否存
在过顶点且与平面AMN 平行的平面? 若存
在,试作出该平面,并证明你的结论;若不存
在,请说明理由.
281
数学(BS)必修第二册
1.(多选)给出下面四个命题正确的是 ( )
A.分别在两个平行平面内的两直线平行
B.若两个平面平行,则其中一个平面内的任何
一条直线必平行于另一平面
C.如果一个平面内的两条直线平行于另一平
面,则这两个平面平行
D.如果一个平面内的任何一条直线都平行于
另一个平面,则这两个平面平行
2.下列条件中可以推出平面α∥平面β的是
( )
A.存在一条直线a,a∥α,a∥β
B.存在一条直线a,a⊂α,a∥β
C.存在两条平行直线a,b,a⊂α,b⊂β,a∥β,b
∥α
D.存在两条异面直线a,b,a⊂α,b⊂β,a∥β,b
∥α
3.给出四种说法:
①若平面α∥平面β,平面β∥平面γ,则平面α
∥平面γ;
②若平面α∥平面β,直线a与α相交,则a与β
相交;
③若平面α∥平面β,P∈α,PQ∥β,则PQ⊂α;
④若直线a∥平面β,直线b∥平面α,且α∥β,
则a∥b.
其中正确说法的序号是 .
4.已知三条互相平行的直线a,b,c中,a⊂α,b,c
⊂β,则α与β的位置关系是 .
5.如图,在三棱锥S-ABC中,D,
E,F分别是棱AC,BC,SC的中
点.求 证:平 面 DEF ∥ 平
面ABS.
学习至此,请完成配套训练
§5.垂直关系
5.1 直线与平面垂直
第一课时 直线与平面垂直的性质
课程标准 素养解读
1.了解直线与平面所成的角,会求直线与平面所成的角
2.了解直线与平面垂直的概念,掌握直线与平面垂直的性质
定理
通过直线与平面垂直性质的运
用,培养学生的逻辑推理素养和
直观想象素养
[情境引入]
在阳光下旗杆直立于地
面上,在另一侧路边电线
杆也直立于地面上.
问题 垂直于同一个平
面的两条直线平行吗?
[知识梳理]
[知识点一] 直线与平面垂直定义
1.文字叙述:如果直线l与平面α内的任何一条
直线都垂直,那么称直线l与平面α垂直,记
作l⊥α,直线l称为平面α的垂线,平面α称为
直线l的垂面,它 们 唯 一 的 公 共 点 P 称 为
垂足.
2.符号表示:任意a⊂α,都有l⊥a⇔l⊥α.
381
第六章 立体几何初步
变式训练
1.解:D 为AA′的中点,证明如下:
取BC的中点F,连接AF,EF,设EF 与BC′交于点O,易证
A′EAF.易知 A′,E,F,A 共面,因为 A′E∥平面 DBC′,
A′E⊂平面A′EFA,且平面DBC′∩平面A′EFA=DO.所以
A′E∥DO.在平行四边形A′EFA 中,因为O 是EF 的中点
(因为EC′∥BC,且EC′=BF),所以D 点为AA′的中点.
[例2] [证明] 作PM∥AB 交BE
于点 M,作 QN∥AB 交BC 于 点
N,如图,则PM∥QN,
又∴PMAB=
EP
EA
,QN
CD=
BQ
BD.
又∵EA=BD,AP=DQ,
∴EP=BQ.
又AB=CD,∴PM=QN.
∴四边形PMNQ 是平行四边形.∴PQ∥MN.
又PQ⊄平面CBE,MN⊂平面CBE,
∴PQ∥平面CBE.
变式训练
2.证明:如图(1),作 ME∥BC,交BB1 于E,作 NF∥AD,交
AB 于F,连接EF,
则EF⊂平面AA1B1B,
ME
BC=
B1M
B1C
,NF
AD=
BN
BD.
∵在 正 方 体 ABCD-A1B1C1D1 中,
CM=DN,∴B1M=NB.
又B1C=BD,
∴MEBC=
BN
BD=
NF
AD
,
∴ME=NF.
又 ME∥BC∥AD∥NF,
∴四边形 MEFN 为平行四边形,
∴MN∥EF.
∵MN⊄平面AA1B1B,EF⊂平面AA1B1B,
∴MN∥平面AA1B1B.
[例3] [解] (1)平行,理由如下:
因为BC∥AD,BC⊄平面PAD,
AD⊂平面PAD,所以BC∥平面PAD.
又平面PBC∩平面PAD=l,BC⊂平面PBC,
所以BC∥l.
(2)平行.证明如下:如图所示,
取PD 的中点E,连接AE,NE,可以证得 NE∥AM 且NE
=AM.所以四边形AMNE 是平行四边形,所以 MN∥AE.
又AE⊂平面PAD,MN⊄平面PAD.
所以 MN∥平面PAD.
变式训练
3.解:直线l∥平面PAC,证明如下:
因为E,F 分别是PA,PC的中点,所以EF∥AC.
又EF⊄平面ABC,且AC⊂平面ABC,
所以EF∥平面ABC.而EF⊂平面BEF,
且平面BEF∩平面ABC=l,所以EF∥l.
因为l⊄平面PAC,EF⊂平面PAC,
所以l∥平面PAC.
随堂步步夯实
1.D [由面面平行的定义可知,若一条直线在两个平行平面
中的一个平面内,则这条直线与另一个平面无公共点,所以
与另一个平面平行.由此可知,本题中这条直线可能在平面
内.否则过此直线作第三个平面与已知两平面相交,用面面
平行的性质定理、平行线的传递性及线面平行的判定定理可
证此直线与另一个平面平行.]
2.D [∵a∥b,b∥c,∴a∥c,∵c∥α,∴a∥α或a⊂α.]
3.解析:由直线与平面平行的判定定理知CD∥平面α.
答案:平行
4.解析:∵AB∥平面α,AB⊂平面ABDC,平面ABDC∩平面α
=MN,∴AB∥MN.又 M 是 AC 的 中 点,∴MN 是 梯 形
ABDC的中位线,
故 MN=12
(AB+CD)=5.
答案:5
5.证明:如图所示,在PC 上取一点E,连接ED、EB、BD、AC,
设AC∩BD=O,连接OE,
若PA∥平面BDE,
∵PA⊂平 面 PAC,且 平 面 PAC∩ 平 面 BDE=EO,∴PA
∥EO.
又∵O 为AC 的中点,∴E 为PC 的中点.
反之,若 E 为 PC 的 中 点,∵O 为 AC 的 中 点,必 有 EO
∥PA.
∵EO⊂平面EBD,PA⊄平面EBD,∴PA∥平面EBD.
4.2 平面与平面平行
课前预习学案 情境引入
提示:一个平面内的两条相交直线分别与另一个平面平行,
则两平面平行.
知识梳理 [思考]
1.提示:具有传递性,即平行于同一个平面的两个平面也互相
平行.成立.
2.提示:平行.因为若α∥β,则两平面没有公共点,则平面α内
的任一条直线都与β无交点,故平行.
3.提示:不确定,当各线段平行时,才相等.
知识点二
相交直线
[思考]
4.提示:不一定.α与β可能相交或平行.
5.提示:当两条直线相交时,两平面平行;
当两条直线平行时,两平面可能相交也可能平行.
6.提示:由线面平行可以得到面面平行.
预习自测
1.A 2.D 3.D
课堂互动学案
[例1] [解] 直线a与b平行.证明如下:
连接DD′.∵平面ABC∥平面A′B′C′,平面A′D′B∩平面ABC
=a,平面A′D′B∩平面A′B′C′=A′D′,
∴A′D′∥a.
同理可证AD∥b.
∵D 是BC 的中点,D′是B′C′的中点,BCB′C′,
∴BDB′D′,∴四边形BB′D′D 是平行四边形,
∴DD′BB′,
又BB′AA′,∴DD′AA′,
∴四边形AA′D′D 为平行四边形,
∴A′D′∥AD,∴a∥b.
变式训练
1.D [∵平面α∥平面ABC,平面PAB∩平面α=A′B′,平面
PAB∩平面ABC=AB,∴A′B′∥AB.又∵PA′∶AA′=2∶
3,∴A′B′∶AB=PA′∶PA=2∶5.同理,B′C′∶BC=A′C′
∶AC=2∶5,∴△A′B′C′与△ABC 相似,∴S△A′B′C′∶S△ABC
=4∶25.]
[例2] [证明] 由棱柱的性质知,B1C1∥BC,B1C1=BC,又
D,E 分别为BC,B1C1 的中点,所以C1E∥DB,C1E=DB,
则四边形C1DBE 为平行四边形,因此EB∥C1D,又C1D⊂
平面ADC1,
862
数学(BS)必修第二册
EB⊄平面ADC1,
所以EB∥平面ADC1.
连接DE,同理,EB1∥BD,
EB1=BD,
所以四边形EDBB1 为平行四边形,
则ED∥B1B,ED=B1B.
因为 B1B∥A1A,B1B=A1A(棱 柱
的性质),
所以ED∥A1A,ED=A1A,则四边
形EDAA1 为平行四边形,所以A1E
∥AD,
又A1E⊄平面ADC1,AD⊂平面ADC1,
所以A1E∥平面ADC1,
由A1E∥平面ADC1,EB∥平面 ADC1,A1E⊂平面 A1EB,
EB⊂平面A1EB,
且A1E∩EB=E,所以平面A1EB∥平面ADC1.
变式训练
2.(1)证明 如图,连接PA′,并延长交BC 于点M,连接PB′,
并延长交AC于点N,连接PC′,并延长交AB 于点Q,连接
MN,NQ.
∵A′,B′,C′分别是△PBC,△PAC,△PAB 的重心,
∴M,N,Q 分别是△ABC 的边BC,AC,AB 的中点,且PA′A′M
=PB′B′N=2
,∴△PB′A′∽△PNM,
∴A′B′∥MN.
同理可得B′C′∥NQ.
∵A′B′∥MN,MN⊂平面ABC,A′B′⊄平面ABC,
∴A′B′∥平面ABC.
同理可证B′C′∥平面ABC.
又∵A′B′∩B′C′=B′,A′B′⊂平面A′B′C′,
B′C′⊂平面A′B′C′,
∴平面A′B′C′∥平面ABC.
(2)解:由(1)知A′B′∥MN,且A′B′MN =
PA′
PM =
2
3
,
即A′B′=23MN.
∵M,N 分别是BC,AC的中点,∴MN=12AB.
∴A′B′=23MN=
2
3×
1
2AB=
1
3AB
,
∴A′B′AB =
1
3
,即A′B′∶AB 的值为13.
[例3] [证明] (1)如图,取DC中点Q,连接 MA,NQ.
∵NQ 是△PDC的中位线,∴NQ
∥PD.
∵NQ⊄ 平 面 PAD,PD⊂ 平 面
PAD,∴NQ∥平面PAD.
∵M 是AB 中 点,ABCD 是 平 行
四边形,
∴MQ∥AD,又 MQ⊄平面PAD,
AD⊂平面PAD.
从而 MQ∥平面PAD.
∵MQ∩NQ=Q,∴平面 MNQ∥平面PAD.
∵MN⊂平面 MNQ,∴MN∥平面PAD.
(2)由(1)知 平 面 MNQ∥ 平 面 PAD,又 平 面 PEC∩ 平 面
MNQ=MN,平面PEC∩平面PAD=PE,
∴MN∥PE.
变式训练
3.解:取AD,BC的中点G,H,连接FG,HE,GH,EG.
∵F,G 为DP,DA 的中点,
∴FG∥PA.
∵FG⊄平面PAB,PA⊂平面PAB,
∴FG∥平面PAB.
∵AB∥CD,EF∥CD,
∴EF∥AB.
而 EF ⊄ 平 面 PAB,AB ⊂ 平 面
PAB,∴EF∥平面PAB.
∵EF∩FG=F,∴平面EFG∥平面
PAB.
又GH∥CD,∴GH∥EF.∴平 面
EFG 即平面EFGH.
∴平面EFGH∥平面PAB.
又点Q∈平面ABCD,
∴点Q∈(平面EFGH∩平面ABCD).
∴点Q∈GH.
∴点Q 在底面ABCD 的中位线GH 上.
[例4] [解] (1)证明:由四棱柱的性质知,AB1∥DC1.
∵DC1⊄平面AB1C,AB1⊂平面AB1C,
∴DC1∥平面AB1C.
同理A1C1∥平面AB1C,
∵DC1,A1C1⊂平面DA1C1,且DC1∩A1C1=C1,
∴平面AB1C∥平面DA1C1.
(2)在直线CC1 上存在这样的点P,使BP∥平面DA1C1.
∵A1B1ABDC,∴四边形A1B1CD 为平行四边形,
∴A1D∥B1C.在C1C的延长线上取点P,使C1C=CP,连接
BP,∵B1BC1C,∴B1BCP,
∴四边形BB1CP 是平行四边形,∴BP∥B1C,
∴BP∥A1D,∵BP⊄平面DA1C1,A1D⊂平面DA1C1,
∴BP∥平面DA1C1.
变式训练
4.解析:存在.证明如下:
过顶点且与平面AMN 平行的平面有如图所示的三种情况
(其中,E,F 均为所在棱的中点).
下面以图(1)为例进行证明.
连接 ME,D′B′,易知 MEA′B′AB,
∴四边形ABEM 是平行四边形,
∴BE∥AM.
又BE⊂平面BDE,AM⊄平面BDE,
∴AM∥平面BDE.
∵MN 是△A′B′D′的中位线,
∴MN∥B′D′.
∵四边形BDD′B′是平行四边形,
∴BD∥B′D′,∴MN∥BD.
又BD⊂平面BDE,MN⊄平面BDE,
∴MN∥平面BDE.
又AM⊂平面AMN,MN⊂平面AMN,
且AM∩MN=M,
∴由平面与平面平行的判定定理可得,
平面AMN∥平面BDE.
随堂步步夯实
1.BD [A错误,可能异面;B正确;C错误,只有这两条直线是
相交直线才满足;D正确.]
2.D [由面面平行的判定定理知,D正确.]
3.解析:①正确,因平面α与γ 没有公
共点;②正确.若直线a 与平面β 平
行或a⊂β,则由平面α∥平面β知a
⊂α或a 与α 无公共点,这与直线a
与α 相交矛盾,所以a与β 相交;③
正确.如图,过直线PQ 作平面γ,γ∩
α=a,γ∩β=b,由α∥β得a∥b.因为
962
参考答案
PQ∥β,PQ⊂γ,所以PQ∥b.因为过直线外一点有且只有一
条直线与已知直线平行,所以直线a与直线PQ 重合.因为a
⊂α,所以PQ⊂α;④错误.若直线a∥平面β,直线b∥平面
α,且α∥β,则a与b平行、相交和异面都有可能.
答案:①②③
4.平行或相交
5.证明:∵D,E 分别是棱AC,BC的中点,
∴DE 是△ABC的中位线,∴DE∥AB.
∵DE⊄平面SAB,AB⊂平面SAB,
∴DE∥平面SAB.
同理可得DF∥平面SAB.
又∵DE∩DF=D,DE⊂平面DEF,DF⊂平面DEF,
∴平面DEF∥平面ABS.
§5.垂直关系
5.1 直线与平面垂直
第一课时 直线与平面垂直的性质
课前预习学案 情境引入
提示:平行.
知识梳理 [思考]
1.提示:有且只有一条.
知识点二
1.平行 4.(3)垂直于
[思考]
2.提示:垂直.
3.提示:不一定.例如正三棱柱的两个侧面都垂直于底面,但它
们不平行.
4.提示:(1)平行线的传递性;(2)线面平行的性质定理;
(3)面面平行的性质定理;(4)线面垂直的性质定理.
预习自测
1.D 2.A 3.①②
课堂互动学案
[例1] [解析] 当直线l与平面α内的无数条平行直线垂直
时,l与α不一定垂直,所以①不正确;当l与α 内的一条直
线垂直时,不能保证l与平面α 垂直,所以②不正确;当l与
α不垂直时,l可能与α内的无数条平行直线垂直,所以③不
正确,④正确;过一点有且只有一条直线垂直于已知平面,所
以⑤正确.故填④⑤.
[答案] ④⑤
变式训练
1.B [对于 A,直线l⊥m,m 并不代表平面α 内任意一条直
线,所以不能判定线面垂直;对于B,因l⊥α,则l垂直α内任
意一条直线,又l∥m,由异面直线所成角的定义知,m 与平
面α内任意一条直线所成的角都是90°,即m⊥α,故B正确;
对于 C,也有可能是l,m 异面;对于 D,l,m 还可能相交或
异面.]
[例2] [解] 根据直线与平面垂直的性质定理,欲使a∥b,
只须a,b垂直于同一个平面即可,如图所示.
变式训练
2.解:因为AD1⊥A1D,AD1⊥CD,A1D∩CD=D,所以AD1⊥
平面A1DC.又 MN⊥平面A1DC,所以 MN∥AD1.
[例3] [解] (1)因为 DD1⊥底面 ABCD,所以∠D1AD 是
D1A 与底面ABCD 所成的角.
因为侧面A1ADD1 是正方形,所以∠D1AD=45°.
即D1A 与底面ABCD 所成的角为45°.
(2)如图,连接BD,则BD= 2a.
因为 DD1 ⊥ 底 面 ABCD,所 以 ∠D1BD
是D1B 与 底 面ABCD 所 成 的 角,同 时
DD1⊥DB.在Rt△D1BD中,DD1 =a,
BD= 2a,D1B= 3a,所以cos∠D1BD
= 63.
即 D1B 与 底 面ABCD 所 成 角 的
余弦值为 6
3.
变式训练
3.解析:由题意得,点P 在平面ABC 上的投影O 为△ABC 的
外心,且PO⊥平面ABC,∴∠PBO 为直线PB 与平面ABC
所成角,
又OB=12AC=
1
2 AB
2+BC2=52
,
∴cos∠PBO=OBPB=
5
8.
答案:5
8
随堂步步夯实
1.B [因为直线l和三角形所在的平面垂直,又因为三角形的
边AB 在这个平面内,所以l⊥AB.]
2.B [由线面垂直的性质知①、④正确.②中b可能满足b⊂
α,故②错误;③中b可能与α相交(不垂直),也可能平行,故
③不正确.]
3.B [圆柱的母线垂直于圆柱的底面,所作的垂线也垂直于
底面,由线面垂直的性质定理可知,二者平行.]
4.解析:∵AF⊥平面 ABCD,DE⊥平面 ABCD,∴AF∥DE.
又AF=DE,∴四边形 AFED 为平行四边形,故 EF=AD
=6.
答案:6
5.解:因 为 MA⊥ 平 面 ABC,所 以 ∠MCA 即 为 MC 与 平 面
ABC 所成的角.
又因为∠MBC=60°,所以 MC=5 32
,
所以sin∠MCA=MAMC=
3
5 3
2
=2 35 .
第二课时 直线与平面垂直的判定
课前预习学案 情境引入
提示:直线与平面垂直的判定定理.
知识梳理 知识点
1.两条相交直线
[思考]
1.提示:不一定.当直线与平面不垂直时,平面内也有无数条直
线与直线垂直.
2.提示:不一定.只有当a与b相交时,才有l⊥α.
预习自测
1.D 2.B 3.①
课堂互动学案
[例1] [证明] 连接AE,取AB 的中点F,连接CF,DF.
∵AC=BC,∴CF⊥AB.
又∵AD=BD,∴DF⊥AB.
∵CF∩DF=F,CF⊂平面CDF,DF⊂
平面CDF,
∴AB⊥平面CDF.
又∵CD⊂平面CDF,∴CD⊥AB.
又∵CD⊥BE,AB∩BE=B,AB⊂ 平
面ABE,
BE⊂平面ABE,∴CD⊥平面ABE.
又∵AH⊂平面ABE,∴CD⊥AH.
又∵AH⊥BE,且BE∩CD=E,BE⊂平面BCD,CD⊂平面
BCD,∴AH⊥平面BCD.
变式训练
1.证明 (1)∵SA=SC,D 为AC 的中点,
∴SD⊥AC.
072
数学(BS)必修第二册
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