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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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′E􀱀AF.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,BC􀱀B′C′, ∴BD􀱀B′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. ∵A1B1􀱀AB􀱀DC,∴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,∵B1B􀱀C1C,∴B1B􀱀CP, ∴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 ME􀱀A′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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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)-第1页
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