内容正文:
7.3 直线、平面平行的判定与性质
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知识清单
考点清单
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知识清单
知识点 直线、平面平行的判定与性质
1.线面平行的判定与性质
判定定理 性质定理
图形
条件 b⊂α,a⊄α,a∥b a∥α,a⊂β,α∩β=b
结论 a∥α a∥b
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2.面面平行的判定与性质
判定定理 性质定理
图形
条件 a⊂β,b⊂β,a∩b=P,a∥α,b∥α α∥β,α∩γ=a,β∩γ=b
结论 α∥β a∥b
面面平行判定定理的推论:一个平面内的两条相交直线与另一个平面内的两条相交直
线分别对应平行,那么这两个平面平行.
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即练即清
1.判断正误.(对的打“√”,错的打“✕”)
(1)若直线l上有无数个点不在平面α内,则l∥α. ( )
(2)夹在两个平行平面间的平行线段相等. ( )
(3)一个平面内有两条直线都与另外一个平面平行,则这两个平面平行. ( )
(4)平面α与平面β平行,且a⊂α,则a与β内的所有直线都平行. ( )
✕
✕
√
✕
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2.直线a,b不在平面α内,a,b在平面α内的射影是两条平行直线,则a,b的位置关系是______
__________.
行或异面
平
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3.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,E为AD的中点,点F在CD上,若EF∥平面AB1C,
则EF=_________.
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考点清单
考点 直线、平面平行的判定与性质
角度1 直线与平面平行的判定或证明
典例1 (2023全国乙文,19,12分)如图,在三棱锥P-ABC中,AB⊥BC,AB=2,BC=2 ,PB=
PC= ,BP,AP,BC的中点分别为D,E,O,点F在AC上,BF⊥AO.
(1)证明:EF∥平面ADO;
(2)若∠POF=120°,求三棱锥P-ABC的体积.
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解析 (1)证明:因为AB=2,BC=2 ,AB⊥BC,所以AC2=AB2+BC2=12,AC=2 .设 =λ
,则 · =(λ - )· = λ · + λ - - · =2λ+6λ-2-2=
0,
解得λ= ,所以F为AC的中点,
所以EF∥PC,又OD∥PC,所以EF∥OD,
又因为EF⊄平面ADO,OD⊂平面ADO,所以EF∥平面ADO.
(2)连接OF,OP,PF.
因为AB⊥BC,OF∥AB,所以OF⊥BC,
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又PB=PC= ,所以OP⊥BC,
又OF∩OP=O,OF,OP⊂平面OPF,
所以BC⊥平面OPF,又BC⊂平面ABC,
所以平面ABC⊥平面OPF,
过点P作PM⊥OF于点M,
又平面OPF∩平面ABC=OF,PM⊂平面OPF,
所以PM⊥平面ABC,因为BC=2 ,PB=PC= ,
所以OP=2,又∠POF=120°,
所以PM=OP·sin(180°-120°)= ,
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即三棱锥P-ABC的高为 .
所以三棱锥P-ABC的体积V= × ×2×2 × = .
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归纳总结 判定或证明直线与平面平行的方法
1.利用线面平行的判定定理(a∥b,a⊄α,b⊂α⇒a∥α).
2.利用面面平行的性质定理(α∥β,a⊂α⇒a∥β).
3.利用面面平行的性质(α∥β,a⊄β,a∥α⇒a∥β).
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变式训练
1.(情境模型变式)(2026届重庆南开中学月考,16)如图,已知圆柱OO1的轴截面为矩形
ABCD,且AD= CD,点P是底面圆O1上异于点C,D的任意一点,M为AD的中点,E为MC的
中点,F为线段AP上一点且AF=3FP.
(1)证明:EF∥平面DCP;
(2)当∠DCP=60°时,求直线CM与平面ACP所成角的正弦值.
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解析 (1)证法一 在PD上取点H,使得DH=3HP,连接FH,HO1,EO1,
因为AF=3FP,所以HF∥AD,HF= AD,
因为M为AD的中点,所以HF∥MD,HF= MD,
由题可得O1为CD的中点,又E为MC的中点,所以O1E∥MD,且O1E= MD,
所以HF∥EO1,HF=EO1,
所以四边形EFHO1为平行四边形,
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所以EF∥O1H,
又因为EF⊄平面DCP,O1H⊂平面DCP,
所以EF∥平面DCP.
证法二 取MD的中点N,连接NF,NE,
因为E为MC的中点,所以NE∥CD,
又因为NE⊄平面DCP,CD⊂平面DCP,
所以NE∥平面DCP,
因为M为AD的中点,N为MD的中点,所以AN=3ND,
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因为AF=3FP,所以NF∥DP,
又因为NF⊄平面DCP,DP⊂平面DCP,
所以NF∥平面DCP,
又因为NF∩NE=N,且NF,NE⊂平面NEF,
所以平面NEF∥平面DCP,
因为EF⊂平面NEF,所以EF∥平面DCP.【面面平行的性质定理】
(2)如图,以O1为原点,O1C,O1O所在直线分别为y轴,z轴,建立空间直角坐标系,
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因为DC为底面圆的直径,且∠DCP=60°,所以∠DPC=90°,∠CDP=30°,
设CD=2,
则M(0,-1, ),C(0,1,0),A(0,-1,2 ),P ,
则 =(0,-2, ), = , =(0,-2,2 ),
设平面ACP的法向量为n=(a,b,c),
则 即
取n=(1, ,1),
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设直线CM与平面ACP所成角为θ,
则sin θ=|cos < ,n>|= = .
即直线CM与平面ACP所成角的正弦值为 .
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角度2 平面与平面平行的判定或证明
典例2 在如图所示的几何体中,底面ABCD是正方形,四边形ADPM是直角梯形,MA⊥
AD,且平面ADPM⊥底面ABCD,E,G,F分别为MB,PB,PC的中点,AD=PD=2,PD=2AM.
(1)求证:平面EFG∥平面ADPM;
(2)求多面体PMABCD的体积.
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解析 (1)证法一 ∵E,G,F分别为MB,PB,PC的中点,
∴EG∥PM,GF∥BC.
又∵四边形ABCD是正方形,∴BC∥AD,∴GF∥AD.
∵EG,GF⊄平面ADPM,PM,AD⊂平面ADPM,
∴EG∥平面ADPM,GF∥平面ADPM.
又∵EG∩GF=G,EG,GF⊂平面EFG,
∴平面EFG∥平面ADPM.【面面平行的判定定理】
证法二 由证法一可知EG∥PM,GF∥AD,
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因为四边形ADPM是直角梯形,MA⊥AD,所以PD⊥AD,由梯形的特征可知延长PM,DA
必相交于一点,设为N,
因为PM∩DA=N,PM⊂平面ADPM,DA⊂平面ADPM,
EG∩GF=G,EG⊂平面EFG,GF⊂平面EFG,所以平面EFG∥平面ADPM.【面面平行的
判定定理的推论】
(2)∵四边形ADPM是直角梯形,MA⊥AD,AD=PD=2,PD=2AM,∴DP⊥AD.
又∵平面ADPM⊥底面ABCD,平面ADPM∩平面ABCD=AD,PD⊂平面ADPM,∴PD⊥
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平面ABCD,
∴PD是四棱锥P-ABCD的高,
VP-ABCD= S四边形ABCD·PD= ×2×2×2= .
∵四边形ABCD是正方形,∴AB⊥AD.
∵PD⊥平面ABCD,AB⊂平面ABCD,∴PD⊥AB.
又∵AD∩PD=D,AD,PD⊂平面ADPM,
∴AB⊥平面ADPM,即AB是三棱锥B-PMA的高,
VP-ABM=VB-AMP= S△AMP·AB= × ×1×2×2= ,
∴多面体PMABCD的体积V=VP-ABCD+VP-ABM= + = .
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方法总结 判定或证明平面与平面平行的方法
1.利用面面平行的判定定理(a∥α,b∥α,a∩b=P,a⊂β,b⊂β⇒α∥β).
2.利用面面平行的判定定理的推论(a∥c,b∥d,a∩b=A,c∩d=B,a⊂α,b⊂α,c⊂β,d⊂β⇒α
∥β).
3.利用平面平行的传递性(α∥γ,β∥γ⇒α∥β).
4.利用平行与垂直的关系(a⊥α,a⊥β⇒α∥β).
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变式训练
2.(设问条件变式)正方体ABCD-A1B1C1D1中,AC与BD交于点O,点E,F分别为AA1,CC1
的中点.
(1)求证:平面B1D1F∥平面BEO;
(2)若正方体的棱长为2,求三棱锥F-BEO的体积.
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解析 (1)证明:连接A1C1,交B1D1于M,连接A1C,MF,
∵在△A1AC中,O为AC的中点,E为AA1的中点,∴EO∥A1C,【利用三角形中位线定理证
明线线平行】
同理,MF∥A1C,∴MF∥EO,
∵EO⊂平面BEO,MF⊄平面BEO,
∴MF∥平面BEO,【利用线面平行的判定定理证线面平行】
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∵B1D1∥BD,而BD⊂平面BEO,B1D1⊄平面BEO,∴B1D1∥平面BEO,
∵B1D1∩MF=M,B1D1,MF⊂平面B1D1F,
∴平面B1D1F∥平面BEO.
(2)∵BO⊥AC,BO⊥C1C,AC∩CC1=C,AC,CC1⊂平面OEF,∴BO⊥平面OEF.
∵S△OEF= ×2 ×1= ,
∴VF-BEO=VB-OEF= S△OEF·BO= × × = .【利用等体积法求解】
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