内容正文:
第八章 立体几何初步
8.5.3 平面与平面平行
目 标 素 养
1.能通过直观感知、操作确认,归纳出平面与平面平行的判定定理,确认定理的条件和结论,提升直观想象和数学抽象素养.
2.能从定义和基本事实出发,归纳并证明平面与平面平行的性质定理,确认定理的条件和结论,提升直观想象和数学抽象素养.
3.掌握平面与平面平行的判定定理和性质定理的应用,提升直观想象和逻辑推理素养.
知 识 概 览
课前·基础认知
1.平面与平面平行的判定定理
微思考1 判定定理中的“相交”能否去掉?
提示:不能,如果一个平面内的两条平行直线与另一个平面平行,那么这两个平面也可能相交.
2.平面与平面平行的性质定理
微思考2 分别位于两个平行平面内的两条直线有什么位置关系?
提示:分别位于两个平行平面内的两条直线一定无公共点,故它们的位置关系是平行或异面.
微拓展1 常用的面面平行的其他几个性质
(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)夹在两个平行平面之间的平行线段的长度相等.
(3)经过平面外一点有且只有一个平面与已知平面平行.
(4)两条直线被三个平行平面所截,截得的对应线段成比例.
(5)如果两个平面分别平行于第三个平面,那么这两个平面互相平行.
微拓展2 三种平行关系的转化
课堂·重难突破
一 平面与平面平行的判定
典例剖析
1.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,E,F,N分别是A1B1,B1C1,C1D1, D1A1的中点.
求证:(1)E,F,B,D四点共面;
(2)平面MAN∥平面EFDB.
证明:(1)如图,连接B1D1,
∵E,F分别是边B1C1,C1D1的中点,
∴EF∥B1D1.
而BD∥B1D1,∴BD∥EF.
∴E,F,B,D四点共面.
(2)易知MN∥B1D1,B1D1∥BD,∴MN∥BD.
又MN⊄平面EFDB,BD⊂平面EFDB,
∴MN∥平面EFDB.
连接MF.∵M,F分别是A1B1,C1D1的中点,
∴MF∥A1D1,MF=A1D1.∴MF∥AD且MF=AD.
∴四边形ADFM是平行四边形,∴AM∥DF.
又AM⊄平面EFDB,DF⊂平面EFDB,
∴AM∥平面EFDB.
又AM∩MN=M,∴平面MAN∥平面EFDB.
规律总结 平面与平面平行的判定方法
(1)定义法:两个平面没有公共点.
(2)判定定理:一个平面内的两条相交直线分别平行于另一个平面.
(3)转化为线线平行:若平面α内的两条相交直线与平面β内的两条相交直线分别平行,则α∥β.
(4)利用平行平面的传递性:若α∥β,β∥γ,则α∥γ.
学以致用
1.如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为平行四边形,点M,N,Q分别在PA,BD,PD上,且PM∶MA=BN∶ND=PQ∶QD.求证:平面MNQ∥平面PBC.
证明:∵PM∶MA=BN∶ND=PQ∶QD,
∴MQ∥AD,NQ∥BP.
又BP⊂平面PBC,NQ⊄平面PBC,
∴NQ∥平面PBC.
∵四边形ABCD为平行四边形.
∴BC∥AD,∴MQ∥BC.
又BC⊂平面PBC,MQ⊄平面PBC,
∴MQ∥平面PBC.
又MQ∩NQ=Q,∴平面MNQ∥平面PBC.
二 平面与平面平行的性质
典例剖析
2.如图,已知平面α∥平面β,P∉α且P∉β,过点P的直线m与平面α,β分别交于点A,C,过点P的直线n与平面α,β分别交于点B,D,且PA=6,AC=9,PD=8,求BD的长.
解:因为m∩n=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.
规律总结
应用平面与平面平行的性质定理的基本步骤
学以致用
2.如图,已知三个平面α,β,γ满足α∥β∥γ,直线a与这三个平面依次交于点A,B,C,直线b与这三个平面依次交于点E,F,G.求证: .
证明:如图,连接AG交β于H,连接BH,FH,AE,CG.
因为β∥γ,平面ACG∩β=BH,平面ACG∩γ=CG,所以BH∥CG.
三 平行关系的综合应用
典例剖析
3.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,对角线AB1,BC1上分别有两点E,F,且B1E=C1F.求证:EF∥平面ABCD.
证法一:如图,连接B1F并延长交BC的延长线于点M,
连接AM.∵B1E=C1F,B1A=C1B,
∴EF∥AM.
又EF⊄平面ABCD,AM⊂平面ABCD,
∴EF∥平面ABCD.
证法二:如图,过点E作EG∥BB1,交AB于点G,过点F作FH∥BB1,交BC于点H,连接GH,则EG∥FH.
∵B1E=C1F,B1A=C1B,
又BB1=CC1,∴EG=FH.
∴四边形EGHF为平行四边形,
∴EF∥GH.
又EF⊄平面ABCD,GH⊂平面ABCD,
∴EF∥平面ABCD.
证法三:过点E作EG∥AB交BB1于点G,连接GF,如图,
又B1C1∥BC,∴FG∥BC,
又FG⊄平面ABCD,BC⊂平面ABCD,
∴FG∥平面ABCD,
又EG∥AB且EG⊄平面ABCD,AB⊂平面ABCD,
∴EG∥平面ABCD,
∵FG∩EG=G,FG,EG⊂平面EFG,
∴平面EFG∥平面ABCD.
∵EF⊂平面EFG,∴EF∥平面ABCD.
规律总结
证明直线与平面平行的方法
(1)线面平行的判定定理.
(2)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.
学以致用
3.如图,在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,P,Q分别为BC,C1D1,AD1,BD的中点.
(1)求证:PQ∥平面DCC1D1;
(2)求PQ的长;
(3)求证:EF∥平面BB1D1D.
(1)证明:如图,连接AC,CD1,则AC必过点Q,且Q为AC的中点.
又P为AD1的中点,∴PQ∥CD1.
又PQ⊄平面DCC1D1,CD1⊂平面DCC1D1,
∴PQ∥平面DCC1D1.
(3)证明:如图,取B1C1的中点E1,连接EE1,FE1,
则FE1∥B1D1,EE1∥BB1,
又FE1⊄平面BB1D1D,EE1⊄平面BB1D1D,
B1D1⊂平面BB1D1D,BB1⊂平面BB1D1D,
∴FE1∥平面BB1D1D,EE1∥平面BB1D1D.
又FE1∩EE1=E1,FE1⊂平面EE1F,EE1⊂平面EE1F,
∴平面EE1F∥平面BB1D1D.
又EF⊂平面EE1F,所以EF∥平面BB1D1D.
随堂训练
1.已知a∥α,b∥β,α∥β,则a与b的位置关系是( )
A.平行 B.异面
C.相交 D.平行或异面或相交
答案:D
解析:如图①②③,a与b的关系分别是平行、异面和相交.
2.(多选题)已知a,b,l是直线,α,β是平面,下列说法正确的是
( )
A.若a∥b,a⊂α,b⊂β,则α∥β
B.若α∥β,a与α相交,则a与β相交
C.若α∥β,a⊂α,则a∥β
D.若l⊂α,m⊂α,且l∥β,m∥β,则α∥β
答案:BC
解析:对于A,α,β可能相交,故A错误;B正确;C正确;对于D,当l∥m时,α,β可能相交,故D错误.故选BC.
3.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
答案:A
解析:因为平面ABCD∥平面A'B'C'D',所以EF∥E'F'.
4.如图,已知平面α∥β∥γ,同一平面内的两条直线l,m分别与平面α,β,γ相交于点A,B,C与D,E,F.已知AB=6, ,
则AC= .
答案:15
5.如图,在四棱锥P-ABCD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.
又∵AB∥CD,∴EF∥AB,
∵EF⊄平面PAB,AB⊂平面PAB,∴EF∥平面PAB,又EF∩EG=E,EF,EG⊂平面EFG,
∴平面PAB∥平面EFG.
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