内容正文:
专题13.3 平面的基本性质(举一反三讲义)
【苏教版】
【题型1 平面的概念及其表示】 3
【题型2 平面的基本性质及推论】 5
【题型3 空间中的点共线问题】 7
【题型4 空间中的点(线)共面问题】 9
【题型5 空间中的线共点问题】 13
【题型6 由平面的基本性质作截面图形】 17
知识点1 平面的基本性质
1.平面
(1)平面的概念
生活中的一些物体通常给我们以平面的直观感觉,如课桌面、黑板面、平静的水面等.几何里所说的“平面”就是从这样的一些物体中抽象出来的.
(2)平面的画法
①与画出直线的一部分来表示直线一样,我们也可以画出平面的一部分来表示平面.我们常用矩形的直观图,即平行四边形表示平面.
②当平面水平放置时,如图(1)所示,常把平行四边形的一边画成横向;当平面竖直放置时,如图(2)所示,常把平行四边形的一边画成竖向.
(3)平面的表示方法
平面一般用希腊字母α,β,γ,…表示,也可以用代表平面的平行四边形的四个顶点,或者相对的两个顶点的大写英文字母作为这个平面的名称.如图中的平面可以表示为:平面α、平面ABCD、平面AC或平面BD.
2.点、直线、平面的位置关系的符号表示
点、直线、平面的位置关系通常借助集合中的符号语言来表示,点为元素,直线、平面都是点构成的集合.点与直线(平面)之间的位置关系用符号“∈”“∉”表示,直线与平面之间的位置关系用符号“⊂”“⊄”表示.
常见位置关系的符号表示如下表所示:
位置关系
符号表示
点P在直线AB上
P∈AB
点C不在直线AB上
C∉AB
点M在平面ABC内
M∈平面ABC
点A1不在平面ABC内
A1∉平面ABC
直线AB与直线BC交于点B
AB∩BC=B
直线AB在平面ABC内
AB⊂平面ABC
直线AA1不在平面ABC内
AA1⊄平面ABC
3.三个基本事实及其推论
(1)三个基本事实及其表示
基本事实
自然语言
图形语言
符号语言
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.
A,B, C三点不共线⇒存在唯一的平面α使A,B,C∈α.
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.
A∈l,B∈l,且A∈α,B∈α⇒l⊂α.
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.
P ∈α ,且P ∈β⇒α∩β=l,且P∈l.
(2)三个基本事实的作用
基本事实1:①确定一个平面;②判断两个平面重合;③证明点、线共面.
基本事实2:①判断直线是否在平面内,点是否在平面内;②用直线检验平面.
基本事实3:①判断两个平面相交;②证明点共线;③证明线共点.
(3)基本事实1和2的三个推论
推论
自然语言
图形语言
符号语言
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.
点A∉a⇒a与A共面于平面α,且平面唯一.
推论2
经过两条相交直线,有且只有一个平面.
a∩b=P⇒a与b共面于平面α,且平面唯一.
推论3
经过两条平行直线,有且只有一个平面.
直线a//b⇒直线a,b共面于平面α,且平面唯一.
4.点(线)共面、点共线、线共点问题的证明
(1)证明点(线)共面的方法:先确定一个平面,然后再证其余的线(或点)在这个平面内.
(2)证明点共线的方法:先由两点确定一条直线,再证其他各点都在这条直线上.
(3)证明线共点问题的常用方法是:先证其中两条直线交于一点,再证其他直线经过该点.
【题型1 平面的概念及其表示】
【例1】(24-25高一下·辽宁辽阳·期末)已知点在直线上,直线在平面内,但不在平面内,下列符号表示点、线、面的关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解题思路】根据点、线、面位置关系的表示方法进行判断即可.
【解答过程】因为点在直线上可表示为,故A错误;
直线在平面内,可表示为,故C正确;
因为,,所以,故B错误;
直线不在平面内,可表示为,故D错误.
故选:C.
【变式1-1】(24-25高一下·贵州黔东南·月考)用符号表示“点A不在直线上,直线在平面内”,正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】A
【解题思路】根据点、线以及线、面的符号表示,即得答案.
【解答过程】由题意用符号表示“点A不在直线上,直线在平面内”,
即,,
故选:A.
【变式1-2】(2024高一下·全国·专题练习)根据图形用符号表示下列点、直线、平面之间的位置关系.
(1)点与直线;
(2)点与直线;
(3)点与平面;
(4)点与平面;
【答案】(1)
(2)
(3)平面
(4)平面
【解题思路】先判断位置关系,再根据符号语言表示即可.
【解答过程】(1)点在直线上,所以 ;
(2)点不在直线上,所以 ;
(3)点在平面内,所以平面;
(4)点不在平面内,所以平面.
【变式1-3】(24-25高一·全国·随堂练习)用符号和图形表示下列语句:
(1),两点既在平面内,又在平面内,则直线是平面与平面的交线;
(2)两条相交直线和都在平面内;
(3)直线在平面内,直线在平面外,与相交于一点.
【答案】(1)答案见解析
(2)答案见解析
(3)答案见解析
【解题思路】根据已知点、线、面的位置关系,利用适当的符号表示即可.
【解答过程】(1)因为,两点既在平面内,又在平面内,则直线是平面与平面的交线,
符号表示为:、,,,则.
图形表示如下:
(2)因为两条相交直线和都在平面内,
符号表示为:,,,
图形表示如下:
(3)直线在平面内,直线在平面外,与相交于一点,
符号表示为:,,,
图形表示如下:
【题型2 平面的基本性质及推论】
【例2】(24-25高一下·天津河西·月考)下列命题中真命题的为( )
A.经过三点确定一个平面 B.两条直线确定一个平面
C.经过两点可以作无数个平面 D.经过一条定直线和一个定点的平面有且只有一个
【答案】C
【解题思路】由平面的确定定理判断即可.
【解答过程】对于A,三点共线时不能确定一个平面,故A错误;
对于B,当两直线是异面直线时,不能确定一个平面,故B错误;
对于C,过两点平面可以转动,所以可以作无数个,故C正确;
对于D,当点在直线上时,此时平面有无数个,故D错误;
故选:C.
【变式2-1】(23-24高一下·天津滨海新·期末)下列说法正确的是( )
A.三点确定一个平面 B.四边形确定一个平面
C.三角形确定一个平面 D.一条直线和一个点确定一个平面
【答案】C
【解题思路】利用立体几何中的基本事实确定平面的方法求解即可.
【解答过程】三个不共线的点确定一个平面,故选项A错误,
四边形存在空间四边形,故选项B错误,
三角形的顶点是三个不共线的点,确定一个平面,故选项C正确,
当点在直线上时无法确定一个平面,故选项D错误.
故选:C.
【变式2-2】(24-25高一下·河南南阳·期末)检查一张桌子的4条腿的下端是否在同一平面内,下列做法最科学合理的是( )
A.将桌子正放于地面上,趴地上观察桌腿和地面之间是否有缝隙
B.将桌子正放于地面上,取薄纸一张铺在桌面上观察纸张是否平整
C.将桌子倒放于地面上,用双手分别触摸四条腿底部凭手感判断是否水平
D.将桌子倒放于地面上,用细线分别连接两腿对角的下端观察两根细线是否相交
【答案】D
【解题思路】根据给定条件,利用平面的基本事实判断即可.
【解答过程】对于A,当地面不平整时,每条桌腿和地面之间都无缝隙,也不能说明4条腿的下端在同一平面内,A不是;
对于B,最多能说明桌面是否平整,不能说明4条腿的下端在同一平面内,B不是;
对于C,只能检查每条腿的下端是否平整,不能说明4条腿的下端在同一平面内,C不是;
对于D,两根细线相交,可得两根细线所在直线确定一个平面,
两个细线所在直线上的所有点都在这个平面内,能说明4条腿的下端在同一平面内,D是.
故选:D.
【变式2-3】(24-25高一下·陕西西安·期末)下列命题正确的是( )
A.任何一个平面图形都是一个平面 B.平面就是平行四边形
C.圆心和圆上两点可确定一个平面 D.梯形可确定一个平面
【答案】D
【解题思路】根据平面的基本性质及各项描述判断正误即可.
【解答过程】由平面是无限延展的,而平面图形有边界,故A、B错;
若圆心与圆上两点共线,即在一条直径上时,可确定无数个平面,C错;
平面的基本性质知,梯形可以确定一个平面,D对.
故选:D.
【题型3 空间中的点共线问题】
【例3】(24-25高一下·河南开封·期末)如图,在正方体中,为棱的靠近上的三等分点.设与平面的交点为,则( )
A.三点共线,且
B.三点共线,且
C.三点不共线,且
D.三点不共线,且
【答案】B
【解题思路】连接,利用公理2可直接证得,并且由三角形相似得比例关系,从而求出结果.
【解答过程】连接连接,,
直线平面平面.
又平面,平面平面直线
∴三点共线.
.
故选:B.
【变式3-1】(24-25高三·全国·课后作业)在空间四边形ABCD的各边AB、BC、CD、DA上分别取E、F、G、H四点,若EF∩GH=P,则点P( )
A.一定在直线BD上 B.一定在直线AC上
C.既在直线AC上也在直线BD上 D.既不在直线AC上也不在直线BD上
【答案】B
【解题思路】由题意可得P∈平面ABC,P∈平面ACD,又平面ABC∩平面ACD=AC,则P∈AC,可得答案.
【解答过程】如图,
∵EF⊂平面ABC,GH⊂平面ACD,EF∩GH=P,
∴P∈平面ABC,P∈平面ACD,
又平面ABC∩平面ACD=AC,
∴P∈AC,即点P一定在直线AC上.
故选:B.
【变式3-2】(2025高一下·全国·专题练习)已知与所在平面相交,并且交于一点.若,求证:共线.
【答案】证明见解析.
【解题思路】先证明平面与平面相交于,再根据线面关系证明在直线上,即可证明三点共线.
【解答过程】因为,
所以平面平面 ,
因为平面,平面,且,
所以,
即三点位于同一直线上.
【变式3-3】(24-25高一下·全国·课后作业)如图所示,,,,与,分别在平面的两侧,,.求证:,,三点共线.
【答案】证明见解析
【解题思路】推导出、、是平面与平面的公共点,由此能证明,,三点共线.
【解答过程】证明:,,,与,分别在平面的两侧,
,、、、构成一个平面,
,.,,
、、是平面与平面的公共点,
、、都在平面与平面的交线上,
,,三点共线.
【题型4 空间中的点(线)共面问题】
【例4】(24-25高一下·山东济南·期中)在长方体ABCD−A1B1C1D1中,直线A1C与平面AB1D1的交点为M,O为线段B1D1的中点,则下列结论错误的是( )
A.A,M,O三点共线 B.M,O,A1,A四点共面
C.B,B1,O,M四点共面 D.A,O,C,M四点共面
【答案】C
【解题思路】由长方体性质易知,,,四点共面且,是异面直线,再根据与、面、面的位置关系知在面与面的交线上,同理判断、,即可判断各选项的正误.
【解答过程】因为,则,,,四点共面.
因为,则平面,又平面,
则点在平面与平面的交线上,
同理,、也在平面与平面的交线上,
所以、、三点共线,从而,,,四点共面,,,,四点共面.
由长方体性质知:,是异面直线,即,,,四点不共面.
故选:C.
【变式4-1】(24-25高三上·河北承德·期中)如图,在下列正方体中,M,N为正方体的两个顶点,P,Q分别为所在棱的中点,则在这四个正方体中,M,N,P,Q四点共面的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解题思路】根据图形及平行公理判断即可.
【解答过程】对于A:显然、、在正方体的上底面,且三点不共线,不在正方体的上底面,
所以、、、四点不共面,故A错误;
对于B:
如图,,即、、、四点共面,即、、三点共面,且三点不共线,
又平面,所以、、、四点不共面,故B错误;
对于C:显然、、在正方体的下底面,且三点不共线,不在正方体的下底面,
所以、、、四点不共面,故C错误;
对于D:
如图,连接,则,又,所以,
所以、、、四点共面,故D正确.
故选:D.
【变式4-2】(2025高三·全国·专题练习)如图,在长方体中,,,,分别为棱,的中点. 求证:,,,四点共面.
【答案】证明见解析
【解题思路】通过证明即可证明,,,四点共面.
【解答过程】连接,
在长方体中,
∵∴四边形是平行四边形,
∴,
又因为,分别为棱,的中点,所以,
所以,
所以,,,四点共面.
【变式4-3】(24-25高一·全国·课后作业)如图,为空间四边形,点、分别是、的中点,点、分别在、上,且,.求证:
(1)、、、四点共面;
(2)、必相交且交点在直线上.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【解题思路】(1)根据中位线及等比分点可得平行,进而可证四点共面;
(2)结合面面位置关系可得证.
【解答过程】(1)
连接、,,
由,分别为,中点,则,
又,,则,
,
、、、四点共面.
(2)
由,,
易知,
又,分别为,中点,即,
,
结合(1)的结论可知,四边形是梯形,因此直线、不平行,
设它们交点为,平面,同理平面,
又平面平面,因此,
即、必相交且交点在直线上.
【题型5 空间中的线共点问题】
【例5】(24-25高一下·山东威海·期末)在空间四边形中,若,分别为,的中点,,,且,,则( )
A.直线与平行 B.直线,,相交于一点
C.直线与异面 D.直线,,相交于一点
【答案】B
【解题思路】首先利用相似三角形证明且,再利用中位线定理证明且,从而得到四边形为梯形,且,是梯形的两腰,设,交于一点,利用平面的性质证明是直线,,的公共点即可.
【解答过程】因为,,且,
所以,所以且,
因为,分别为,的中点,所以且,
所以且,故四边形为梯形,且,是梯形的两腰,
所以,交于一点,设交点为,则,,
又因为平面,且平面,
所以平面,且平面,
又平面平面,
所以,
所以点是直线,,的公共点,
故直线、、相交于一点.
故选:B.
【变式5-1】(24-25高一下·河南洛阳·月考)如图,在正方体中,P,Q分别是棱,的中点,平面平面,则下列结论错误的是( )
A.过点B
B.不一定过点B
C.的延长线与的延长线的交点在上
D.的延长线与的延长线的交点在上
【答案】B
【解题思路】作出辅助线,得到,P,B,Q四点共面,即平面,又平面,所以;作出辅助线,得到平面,平面,故,同理D正确.
【解答过程】连接,,如图,
因为P,Q分别是棱,的中点,
由勾股定理得,
所以四边形是菱形,
所以,P,B,Q四点共面,即平面.
又平面,所以,故A结论正确,B结论错误.
如图,延长与的延长线交于点F,延长与的延长线交于点E.
因为平面,所以平面,
因为平面,所以平面,所以,
同理,故C,D正确.
故选:B.
【变式5-2】(25-26高一下·全国·课堂例题)如图,已知分别是正方体的棱的中点,.证明:直线交于同一点.
【答案】证明见解析
【解题思路】先证明,可推得相交于点,再证明即可.
【解答过程】在正方体中,连接,
由,得四边形是平行四边形,则,
由分别是的中点,得,则,即四点共面,
而,则相交,设交点为,则,而平面,则平面,
同理平面,而平面平面
则,即点在直线上,所以直线交于同一点.
【变式5-3】(24-25高一下·河北邯郸·期中)如图,在多面体中,四边形和四边形均为正方形,四边形和四边形均为梯形,其中,,且.
(1)证明:B,D,E,G四点共面.
(2)证明:三条直线交于一点.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【解题思路】(1)作出辅助线,利用平行的传递性证明,进而可得四点共线;
(2)延长,设它们交于一点,由已知可得,则,同理可得,则S和Q是同一个点,所以三条直线交于一点.
【解答过程】(1)
如图,取的中点分别为S,T,连接,则,
因为四边形和四边形均为正方形,,且,,
所以四边形均为平行四边形,即,,
所以四边形为平行四边形,所以,所以,
所以B,D,E,G四点共面.
(2)
延长,设它们交于一点S,
因为,且,
所以,则,
同理,延长,设它们交于一点Q,
因为四边形和四边形均为正方形,,
则,又,
所以,则,
因此S和Q是同一个点,
所以三条直线交于一点.
【题型6 由平面的基本性质作截面图形】
【例6】(25-26高二上·上海·月考)已知正方体中,点为的中点,点为的中点,则平面截正方体形成的截面图形为( )
A.六边形 B.五边形 C.四边形 D.三角形
【答案】B
【解题思路】应用平面的基本性质画出截面图,即可得.
【解答过程】延长,交的延长线于,
连接,交于,
延长,交的延长线于,
连接,交于,
最后依次连接,
所得截面,即为所求.
故选:B.
【变式6-1】(24-25高一下·海南·月考)在正四棱柱中,,分别是的中点,则平面截该四棱柱所得截面的周长为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】作出辅助线,得到五边形即为平面截该四棱柱所得截面,由勾股定理和三角形相似得到各边长,相加得到截面周长.
【解答过程】直线分别与相交于点,连接,分别与交于点,
连接,故五边形即为平面截该四棱柱所得截面,
其中分别是的中点,故.
,故,
由勾股定理得,,
同理可得,
又,故,
故平面截四棱柱所得截面的周长为.
故选:A.
【变式6-2】(24-25高二上·上海·期中)如图,已知,,,分别是正方体的棱,,,的中点,且与相交于点.
(1)求证:点在直线上;
(2)作出过、、三点的截面.(写出作图过程并保留作图痕迹)
【答案】(1)证明见详解
(2)图形见详解
【解题思路】(1)通过证明在平面与平面的交线上,来证得在直线上.
(2)取的中点P,连接,易证,则即为所求截面.
【解答过程】(1)平面平面,
由于平面
所以平面,
同理平面,
所以平面,
所以,即点在直线上.
(2)如图所示,取的中点,连接,
因为,,
所以,故共面.
则即为所求截面.
【变式6-3】(24-25高一下·湖北武汉·期末)如图,棱长为2的正方体中,,分别为棱,的中点,
(1)求作过,,三点的截面(写出作图过程);
(2)求截面图形的面积.
【答案】(1)作图见解析;
(2).
【解题思路】(1)画直线,借助平面基本事实确定截面多边形顶点位置即可.
(2)由(1)的作图,利用割补法求出截面面积作答.
【解答过程】(1)在正方体中,画直线与的延长线分别交于点,
连接,分别与棱交于点,连接,如图1,
抹去和得过三点的正方体的截面五边形,如图2.
(2)在正方体中,,,分别为棱,的中点,
由(1)及图1知,,即,,则,
,等腰底边上的高,
的面积,
由,得,即有,因此,
于是,同理,
所以截面五边形的面积.
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专题13.3 平面的基本性质(举一反三讲义)
【苏教版】
【题型1 平面的概念及其表示】 3
【题型2 平面的基本性质及推论】 4
【题型3 空间中的点共线问题】 4
【题型4 空间中的点(线)共面问题】 6
【题型5 空间中的线共点问题】 7
【题型6 由平面的基本性质作截面图形】 8
知识点1 平面的基本性质
1.平面
(1)平面的概念
生活中的一些物体通常给我们以平面的直观感觉,如课桌面、黑板面、平静的水面等.几何里所说的“平面”就是从这样的一些物体中抽象出来的.
(2)平面的画法
①与画出直线的一部分来表示直线一样,我们也可以画出平面的一部分来表示平面.我们常用矩形的直观图,即平行四边形表示平面.
②当平面水平放置时,如图(1)所示,常把平行四边形的一边画成横向;当平面竖直放置时,如图(2)所示,常把平行四边形的一边画成竖向.
(3)平面的表示方法
平面一般用希腊字母α,β,γ,…表示,也可以用代表平面的平行四边形的四个顶点,或者相对的两个顶点的大写英文字母作为这个平面的名称.如图中的平面可以表示为:平面α、平面ABCD、平面AC或平面BD.
2.点、直线、平面的位置关系的符号表示
点、直线、平面的位置关系通常借助集合中的符号语言来表示,点为元素,直线、平面都是点构成的集合.点与直线(平面)之间的位置关系用符号“∈”“∉”表示,直线与平面之间的位置关系用符号“⊂”“⊄”表示.
常见位置关系的符号表示如下表所示:
位置关系
符号表示
点P在直线AB上
P∈AB
点C不在直线AB上
C∉AB
点M在平面ABC内
M∈平面ABC
点A1不在平面ABC内
A1∉平面ABC
直线AB与直线BC交于点B
AB∩BC=B
直线AB在平面ABC内
AB⊂平面ABC
直线AA1不在平面ABC内
AA1⊄平面ABC
3.三个基本事实及其推论
(1)三个基本事实及其表示
基本事实
自然语言
图形语言
符号语言
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.
A,B, C三点不共线⇒存在唯一的平面α使A,B,C∈α.
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.
A∈l,B∈l,且A∈α,B∈α⇒l⊂α.
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.
P ∈α ,且P ∈β⇒α∩β=l,且P∈l.
(2)三个基本事实的作用
基本事实1:①确定一个平面;②判断两个平面重合;③证明点、线共面.
基本事实2:①判断直线是否在平面内,点是否在平面内;②用直线检验平面.
基本事实3:①判断两个平面相交;②证明点共线;③证明线共点.
(3)基本事实1和2的三个推论
推论
自然语言
图形语言
符号语言
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.
点A∉a⇒a与A共面于平面α,且平面唯一.
推论2
经过两条相交直线,有且只有一个平面.
a∩b=P⇒a与b共面于平面α,且平面唯一.
推论3
经过两条平行直线,有且只有一个平面.
直线a//b⇒直线a,b共面于平面α,且平面唯一.
4.点(线)共面、点共线、线共点问题的证明
(1)证明点(线)共面的方法:先确定一个平面,然后再证其余的线(或点)在这个平面内.
(2)证明点共线的方法:先由两点确定一条直线,再证其他各点都在这条直线上.
(3)证明线共点问题的常用方法是:先证其中两条直线交于一点,再证其他直线经过该点.
【题型1 平面的概念及其表示】
【例1】(24-25高一下·辽宁辽阳·期末)已知点在直线上,直线在平面内,但不在平面内,下列符号表示点、线、面的关系正确的是( )
A. B. C. D.
【变式1-1】(24-25高一下·贵州黔东南·月考)用符号表示“点A不在直线上,直线在平面内”,正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【变式1-2】(2024高一下·全国·专题练习)根据图形用符号表示下列点、直线、平面之间的位置关系.
(1)点与直线;
(2)点与直线;
(3)点与平面;
(4)点与平面;
【变式1-3】(24-25高一·全国·随堂练习)用符号和图形表示下列语句:
(1),两点既在平面内,又在平面内,则直线是平面与平面的交线;
(2)两条相交直线和都在平面内;
(3)直线在平面内,直线在平面外,与相交于一点.
【题型2 平面的基本性质及推论】
【例2】(24-25高一下·天津河西·月考)下列命题中真命题的为( )
A.经过三点确定一个平面 B.两条直线确定一个平面
C.经过两点可以作无数个平面 D.经过一条定直线和一个定点的平面有且只有一个
【变式2-1】(23-24高一下·天津滨海新·期末)下列说法正确的是( )
A.三点确定一个平面 B.四边形确定一个平面
C.三角形确定一个平面 D.一条直线和一个点确定一个平面
【变式2-2】(24-25高一下·河南南阳·期末)检查一张桌子的4条腿的下端是否在同一平面内,下列做法最科学合理的是( )
A.将桌子正放于地面上,趴地上观察桌腿和地面之间是否有缝隙
B.将桌子正放于地面上,取薄纸一张铺在桌面上观察纸张是否平整
C.将桌子倒放于地面上,用双手分别触摸四条腿底部凭手感判断是否水平
D.将桌子倒放于地面上,用细线分别连接两腿对角的下端观察两根细线是否相交
【变式2-3】(24-25高一下·陕西西安·期末)下列命题正确的是( )
A.任何一个平面图形都是一个平面 B.平面就是平行四边形
C.圆心和圆上两点可确定一个平面 D.梯形可确定一个平面
【题型3 空间中的点共线问题】
【例3】(24-25高一下·河南开封·期末)如图,在正方体中,为棱的靠近上的三等分点.设与平面的交点为,则( )
A.三点共线,且
B.三点共线,且
C.三点不共线,且
D.三点不共线,且
【变式3-1】(24-25高三·全国·课后作业)在空间四边形ABCD的各边AB、BC、CD、DA上分别取E、F、G、H四点,若EF∩GH=P,则点P( )
A.一定在直线BD上 B.一定在直线AC上
C.既在直线AC上也在直线BD上 D.既不在直线AC上也不在直线BD上
【变式3-2】(2025高一下·全国·专题练习)已知与所在平面相交,并且交于一点.若,求证:共线.
【变式3-3】(24-25高一下·全国·课后作业)如图所示,,,,与,分别在平面的两侧,,.求证:,,三点共线.
【题型4 空间中的点(线)共面问题】
【例4】(24-25高一下·山东济南·期中)在长方体ABCD−A1B1C1D1中,直线A1C与平面AB1D1的交点为M,O为线段B1D1的中点,则下列结论错误的是( )
A.A,M,O三点共线 B.M,O,A1,A四点共面
C.B,B1,O,M四点共面 D.A,O,C,M四点共面
【变式4-1】(24-25高三上·河北承德·期中)如图,在下列正方体中,M,N为正方体的两个顶点,P,Q分别为所在棱的中点,则在这四个正方体中,M,N,P,Q四点共面的是( )
A. B.
C. D.
【变式4-2】(2025高三·全国·专题练习)如图,在长方体中,,,,分别为棱,的中点. 求证:,,,四点共面.
【变式4-3】(24-25高一·全国·课后作业)如图,为空间四边形,点、分别是、的中点,点、分别在、上,且,.求证:
(1)、、、四点共面;
(2)、必相交且交点在直线上.
【题型5 空间中的线共点问题】
【例5】(24-25高一下·山东威海·期末)在空间四边形中,若,分别为,的中点,,,且,,则( )
A.直线与平行 B.直线,,相交于一点
C.直线与异面 D.直线,,相交于一点
【变式5-1】(24-25高一下·河南洛阳·月考)如图,在正方体中,P,Q分别是棱,的中点,平面平面,则下列结论错误的是( )
A.过点B
B.不一定过点B
C.的延长线与的延长线的交点在上
D.的延长线与的延长线的交点在上
【变式5-2】(25-26高一下·全国·课堂例题)如图,已知分别是正方体的棱的中点,.证明:直线交于同一点.
【变式5-3】(24-25高一下·河北邯郸·期中)如图,在多面体中,四边形和四边形均为正方形,四边形和四边形均为梯形,其中,,且.
(1)证明:B,D,E,G四点共面.
(2)证明:三条直线交于一点.
【题型6 由平面的基本性质作截面图形】
【例6】(25-26高二上·上海·月考)已知正方体中,点为的中点,点为的中点,则平面截正方体形成的截面图形为( )
A.六边形 B.五边形 C.四边形 D.三角形
【变式6-1】(24-25高一下·海南·月考)在正四棱柱中,,分别是的中点,则平面截该四棱柱所得截面的周长为( )
A. B. C. D.
【变式6-2】(24-25高二上·上海·期中)如图,已知,,,分别是正方体的棱,,,的中点,且与相交于点.
(1)求证:点在直线上;
(2)作出过、、三点的截面.(写出作图过程并保留作图痕迹)
【变式6-3】(24-25高一下·湖北武汉·期末)如图,棱长为2的正方体中,,分别为棱,的中点,
(1)求作过,,三点的截面(写出作图过程);
(2)求截面图形的面积.
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