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期末复习:线面平行的性质、面面平行的性质专项训练
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考点目录
线面平行的性质
面面平行的性质
考点一 线面平行的性质
例1.(25-26高一下·江苏南京·月考)如图,直三棱柱的体积为6,是的中点.
(1)求证:平面;
(2)已知为中点,平面与平面的交线为,求证:;
(3)求三棱锥的体积.
(注:本题用空间向量作答不给分)
【答案】(1)连接,交于点,连接,则为的中点,
因为是的中点,所以,又因为面,面,
所以平面.
(2)因为,分别为的中点,
所以,,所以四边形为平行四边形,
因此,又因面,面,所以面,
而面面,面,所以.
(3)1
【分析】小问(1)运用线面平行的判定定理;小问(2)运用线面平行的性质;小问(3)利用等体积法再结合柱体体积求解.
【详解】(1)略
(2)略
(3)由题可得面,所以
例2.(25-26高一下·福建漳州·期中)如图,已知在正三棱柱中,为棱的中点,.
(1)求三棱锥的表面积;
(2)求证:直线平面.
(3)平面平面,请在图上作出直线,并说明作图理由.
【答案】(1)
(2)连接,交于,连接.
正三棱柱中,侧面为矩形,则为,的中点,
又为棱的中点,所以.
因为平面,平面,所以直线平面.
(3)在平面内,过点作,交于点,则即为直线.
在平面内,过点作,交于点,则.
所以直线与可确定一个平面,与平面重合,
直线与可确定一个平面,与平面重合,
故直线是平面与平面的交线.
又因为两个平面的交线唯一,所以即为直线
【分析】(1)根据三棱锥的表面积公式及三角形面积公式求解即可.
(2)连接,交于,连接,根据线面平行的判定定理证明即可.
(3)根据线面平行的性质作图即可.
【详解】(1)正三棱柱中,平面,为等边三角形,且.
又为棱的中点,所以,.
在中,,.
在中,,,.
在中,,.
在中,,所以为直角三角形,.
故三棱锥的表面积为.
(2)略
(3)略
例3.(25-26高一下·山东·期中)如图,已知四棱锥的高为,底面是边长为的正方形,点分别为的中点,设平面平面.
(1)证明:平面;
(2)证明:;
(3)求三棱锥的体积.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
(3)
【分析】(1)取的中点,连接,根据题意证得,结合线面平行的判定定理,即可证得平面;
(2)由平面,结合线面平行的性质定理,即可证得;
(3)利用等体积转化为,即可求解.
【详解】(1)取的中点,连接,
因为点分别为的中点,
由题意可证得,且,
所以,且,
所以四边形为平行四边形,所以,
而平面平面,
所以平面.
(2)由(1)可得平面平面,平面平面,
所以.
(3)由(1)可得平面,
所以点和点到平面的距离相等.
所以.
故所求锥体的体积为.
变式1.(25-26高一下·广东梅州·期中)如图,在四棱锥中,分别是的中点,,.
(1)求证平面;
(2)若平面,求的值;
(3)作出平面与平面的交线,并说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)理由见解析
【分析】(1)利用中点构造中位线平行即可证明.
(2)运用线面平行的性质定理,得到线线平行,利用平面三角相似,得到相似比进而求解.
(3)运用线面平行的性质定理,可知交线的位置且与已知线的平行关系.
【详解】(1)
如图延长,连接并延长与交于点,连接
因为且是的中点,
所以,且,
所以
所以为中点,
在中,分别是的中点,所以
又因为平面,平面,所以平面
(2)
连接,交于点,连接
因为平面,平面,而平面平面,
故,
所以
所以
在梯形中,因为,
所以
又
所以
所以
(3)
过点在平面中作直线,如图
理由如下
因为,平面,平面,
所以平面
又因为平面,平面平面
所以
所以
变式2.(25-26高一下·山东济宁·期中)如图,在四棱锥中,底面为梯形,且,且为的中点.
(1)求证:平面;
(2)设平面与平面的交线为,试判断直线与平面的位置关系,并证明.
【答案】(1)证明见解析
(2)平面,证明见解析
【分析】(1)取线段中点,利用中位线及已知平行关系构造平行四边形,从而证得,进而推出线面平行;
(2)由已证的线面平行及线在另一平面内,得两平面交线与该线平行,从而该交线平行于目标平面.
【详解】(1)证明:设为的中点,连接,.
又因为为的中点,所以,,
又因为,,所以,,
所以四边形为平行四边形,所以,
又因为平面,平面,
所以平面
(2)直线与平面平行,证明如下:
因为平面,平面,平面平面,所以,
又因为平面,平面,所以平面.
变式3.(25-26高一下·天津和平·期中)如图,在四棱锥中,底面为平行四边形,分别是的中点.
(1)求证:平面;
(2)在上取一点(不与重合),设过点和的平面交平面于,求证:.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【分析】(1)根据线面平行的判定定理,要判定平面,只需判定平行于平面内的一条直线即可证明.
(2)根据线面平行的判定定理和线面平行的性质定理进行证明.
【详解】(1)取的中点,连接,如图所示.
因为分别是的中点,
所以中,,且.
因为四边形为平行四边形,所以,且.
所以且
所以四边形为平行四边形,所以
又在平面内,在平面外,
所以平面.
(2)连接交于点,连接,如图所示.
因为四边形是平行四边形,所以是的中点.
又因为是的中点,在中,根据三角形中位线定理可得.
因为平面在平面外,
根据线面平行的判定定理,得知平面.
因为过点和的平面交平面于,且平面,
根据线面平行的性质定理可得,.
考点二 面面平行的性质
例1.(24-25高一下·吉林松原·期中)如图,在四棱锥中,四边形是平行四边形,交于点,点是棱上的一点,且平面.
(1)求证:点是的中点;
(2)在棱上是否存在点,使得平面平面?若存在,请加以证明,并写出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)点为棱BC的中点时,平面平面,
【分析】(1)根据线面平行的性质定理证得,再根据四边形是平行四边形得点是的中点,从而得结论;
(2)若平面平面,根据面面平行的性质定理,得线面平面,再由线面平行的性质定理得,从而可确定点在棱上的位置.
【详解】(1)因为平面,平面平面,
又平面,所以,
因为四边形是平行四边形,
所以点是的中点,则点是的中点;
(2)当点为棱BC的中点时,平面平面,理由如下:
若平面平面,由于平面,
所以平面,
又平面平面,
则,又点是的中点,所以点是的中点,
故点为棱BC的中点时,平面平面,则.
例2.(24-25高一下·湖南常德·期中)如图,四棱锥中,,,分别为线段的中点,与交于点,是线段上一点.
(1)求证:平面;
(2)求证:平面;
(3)设平面交平面于直线,求证:.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【分析】(1) 连接,证明四边形是平行四边形,则易得,结论可得;
(2) 连接,证明平面平面,则易得结论.
(3)根据线面平行的判断判定得平面,然后由线面平行的性质即可得
【详解】(1)连接,,,,
四边形是平行四边形,
为的中点,
又是的中点,,
又平面平面,
平面.
(2)连接,
分别是的中点,,
又平面平面,
平面.
又是的中点,是的中点,
平面平面,
平面.
又在平面内相交于点H,所以平面平面,
又平面,
平面.
(3)因为,平面平面,
所以平面,
又因为平面,平面平面直线,
所以;
例3.(24-25高一下·安徽芜湖·期中)如图,在四棱锥中,底面为平行四边形,为上的点,且,为中点.
(1)证明:平面;
(2)过点作平面平面交于点,交于点.
①证明:;
②求的值.
【答案】(1)证明见解析
(2)①证明见解析;②
【分析】1)连接交于,由三角形中位线可证,进而由线面平行的判定定理可证;
(2)①由面面平行的性质定理可证;
②猜测点为靠近点的三等分点,在此基础上证明平面平面即可.
【详解】(1)连交于,因为底面为平行四边形,
所以为的中点,而为的中点,所以,
又平面平面;
所以平面;
(2)①因为平面平面,平面平面,平面平面,
由面面平行的性质定理可得;
②当为的三等分点且时,有平面平面,下面证明:
因为为上的点,且,所以在中,,所以,
由(1)知平面,因为不在平面内,所以平面,
由①可知,因为不在平面内,平面,所以平面,
因为,所以平面平面,所以.
变式1.(25-26高一下·福建莆田·期中)如图,在四棱锥中,底面为梯形,其中, ,且,点E为棱的中点.
(1)求证: 平面;
(2)若M为上的动点,则线段上是否存在点N,使得/平面?若存在,请确定点N的位置,若不存在,请说明理由;
(3)若,请在图中作出四棱锥过点B,E及棱中点的截面,并求出截面周长.
【答案】(1)证明见解析;
(2)存在为线段中点,证明见解析;
(3)作图见解析,截面周长为.
【分析】(1)取线段的中点,连接,通过证明可得结论;
(2)当为线段中点时,平面,通过证明面面可得结论;
(3)取线段的中点,连接,通过证明,得到四边形为截面,然后分别求出各边的长即可.
【详解】(1)取线段的中点,连接,
因为分别为线段的中点,
所以,且,
又,且,
所以且,
所以四边形为平行四边形,
所以,又平面,平面,
所以平面;
(2)当为线段中点时,平面,
证明:取线段中点,连接
因为分别为线段的中点,
所以,又平面,平面,
所以平面;
因为,且,
所以四边形为平行四边形,
所以,又平面,平面,
所以平面;
又面,
则面面,又面,
所以面,
所以当为线段中点时,平面;
(3)取线段的中点,连接,
因为,且,
所以四边形为平行四边形,
所以,又分别为线段的中点,
所以,
所以,则四边形为四棱锥过点及棱中点的截面,
则,,,
在中,,,
所以,
则,
所以截面周长为.
变式2.(24-25高一下·江苏无锡·期中)如图在四棱锥中,,分别是的中点,.
(1)求证:平面;
(2)若点F在棱上且满足,平面,求的值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)作辅助线,结合中位线性质先证明面面平行,再根据性质得到线面平行;
(2)已知线面平行,利用线面平行的性质得到线线平行,再结合向量关系求出的值.
【详解】(1)取的中点,连接.
因为是的中点,是的中点,根据三角形中位线定理,所以在中,.
又因为平面,平面,所以平面
又因为,是的中点,是的中点,根据梯形中位线性质,得到,
又因为平面,平面,所以平面.
并且,平面,则平面平面,且平面,
所以平面.
(2)连接交于点,连接.
因为,所以.由,
根据相似三角形的性质:相似三角形对应边成比例,可得.
因为平面,平面,平面平面,
根据直线与平面平行的性质所以.
所以在中,.
因为,则.
又因为,即,所以.
变式3.(25-26高一下·四川眉山·阶段检测)如图,在四棱锥中,,,,、分别是棱,的中点,且平面.
(1)证明:;
(2)已知,求四棱锥的体积.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)根据线面平行判断面面平行,再由面面平行的性质得证;
(2)根据棱锥体积公式求解即可.
【详解】(1)连接,如图,
∵、分别是、中点,
∴为中位线,
.
面,面.
∴面.
又∵面.
,与在同一个平面.
∴面面.
又∵面面.
面面.
∴.
(2)∵,,∴为等腰直角三角形
∴,,,
又∵,∴为等腰三角形,
∵为中点.
∴,,
由(1)知,,
∴易知.
∴
∴易知.
∴
.
∵,∴
,∴为底面的高.
∴.
2
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考点目录
线面平行的性质
面面平行的性质
例1.(25-26高一下江苏南京·月考)如图,直三棱柱
BC-4BG的体积为6,D是MB的中点,
考点一
线面平行的性质
BC,I
(1)求证:
平面4CD
②记知E为48。
ACD
ABC
的交线为,求证:
UICE
中点,平面
与平面
B-ACD
(3)求三棱锥
的体积。
(注:本题用空间向量作答不给分)
AB=AA=2
例2.(25-26高一下福建漳州期中)如图,已知在正三棱柱
BC-ABC中,D为棱AC的中点,
A
C
B
B
1
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C-DBC
(1)求三棱锥
的表面积:
AB /1
CBD
(2)求证:直线
平面
AABB∩CBD=I
(3)平面
平面
,请在图上作出直线,并说明作图理由.
例3.(25-26高一下·山东期中)如图,己知四棱锥P-ABCD的高为2,底面ABCD是边长为2的正方形,点
E,F
AD,PC
PCD∩PBE=I
分别为
的中点,设平面
平面
P
E
(I)证明:DFII平面PBE:
(2)证明:DF/1l;
(3)求三棱锥F-PBE的体积
变式1.(25-26高一下广东梅州期中)如图,在四棱锥P-ABCD中,AD‖BC,M,N分别是PB,CD的中点,
AD=3BC PE=AED
D
M
(1)求证MN‖平面PAD:
2
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(2)若PB‖平面ACE,求元的值:
(3)作出平面PAD与平面PBC的交线,并说明理由·
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变式2.(25-26高一下·山东济宁·期中)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为梯形,且
ADIIBC,AD=2BC,且E为PD的中点.
(1)求证:CE//平面PAB:
(2)设平面PAB与平面PCD的交线为I,试判断直线I与平面ACE的位置关系,并证明.
变式3.(25-26高一下·天津和平期中)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为平行四边形,M,N分别是
AB,PC
的中点
D:
M
B
(I)求证:MN‖平面PAD:
(2)在DN上取一点G(不与D,N重合),设过点G和PA的平面交平面BDN于GH,求证:PA‖GH,
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考点二
面面平行的性质
例1.(2425高一下·吉林松原期中)如图,在四棱锥P-ABCD中,四边形ABCD是平行四边形,AC,BD交于
点O,点E是棱PB上的一点,且PD∥平面EAC.
E
D
(I)求证:点E是PB的中点:
BG
(②)在棱BC上是否存在点G,使得平面EOG/平面PCD?若存在,请加以证明,并写出BC的值;若不存在,请
说明理由.
例2。(2425商一下湖南带德期中)如图,四棱谁P-A8CD中,AB=BC
2AD,AD1/BC,E,F,H分别为
线段AD,PC,CD的中点,AC与BE交于O点,G是线段OF上一点.
D
H
B
(I)求证:AP/1平面BEF:
(2)求证:GH11平面PAD:
3)设平面PBC交平面PAD于直线I,求证:BCII.
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例3.(2425高一下安徽芜湖期中)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为平行四边形,F为AB上的点,
且AF=2FB,E为PD中点.
H、
A
B
(I)证明:PB/平面AEC:
(2)过F点作平面FHGI1平面ACE交PA于H点,交PC于G点,
①证明:HG/AC:
PH
②求HA的值.
变式1.(25-26高一下福建莆田期中)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为梯形,其中,AD1IBC,
且AD=2BC,点E为棱PD的中点
A
D
B
(I)求证:CE/1平面PAB:
(2)若M为CE上的动点,则线段AD上是否存在点N,使得ANIIE平面PAB?若存在,请确定点N的位置,若不存
在,请说明理由:
(3)若PA=PB=PC=AD=5,CD=6,请在图中作出四棱锥P-ABCD过点B,E及棱AD中点的截面,并求出截面
周长
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变式2.(2425高一下江苏无锡期中)如图在四棱锥P-ABCD中,AB1/CD,M,N分别是PA,BC的中点,
CD=3AB
P
D
B
(I)求证:MNII平面PCD
(2)若点F在棱PC上且满足PF=PC,PAII平面BDF,求元的值.
变式3.(2526高一下四川眉山:阶段检测)如图,在四楼锥P-1BCD中,4B=BD=BP=V5,PA=PD=V2
∠APD=9O°,E、F分别是棱PA,AD的中点,且BEI∥平面PCD,
E
D
B
(I)证明:BFIICD:
(2)已知CD=I,求四棱锥P-ABCD的体积
>