摘要:
**基本信息**
以公理体系为基础,通过“知识复习+分类典例”构建空间位置关系认知框架,突出平面确定、位置判断及异面直线问题的系统性解法,培养空间观念与推理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|平面基本性质辨析|4|公理及推论的直接应用与反例构造|从基本事实1-4出发,推导三个推论,形成平面确定的判定体系|
|点线确定平面数量|4|分类讨论(共点/不共点)|结合公理与推论,分析直线位置关系对平面数量的影响|
|共线共面问题|4|辅助线法、平面交线判定|利用基本事实3,通过证明点在两平面交线上实现共线共面论证|
|等角定理应用|4|角的边平行关系转化|基于等角定理,建立空间角与平面角的对应关系|
|异面直线概念辨析|4|定义法、判定定理应用|结合位置关系分类,通过排除平行/相交判断异面直线|
|异面直线所成角|6|平移法、向量法(隐含)|从定义出发,通过平移将空间角转化为平面角求解|
内容正文:
· 7.2 空间点、直线、平面之间的位置关系(精讲)
第一部分:知识复习
1.基本事实
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
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
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
基本事实4
平行于同一条直线的两条直线平行
2.三个推论
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.
推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面.
推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面.
3.空间中直线与直线的位置关系
【注意】分别在两个不同平面内的两条直线不一定为异面直线,它们也可能平行或相交.
4.空间中直线与平面、平面与平面的位置关系
位置关系
符号
直线和平面
直线在平面外
a⊂α
直线在平面内
直线与平面相交
a∩α=A
直线与平面平行
a∥α
平面和平面
两平面平行
α∥β
两平面相交
α∩β=l
5.定理
如果空间中两个角的两条边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.
6.异面直线所成的角
(1)定义:已知两条异面直线a,b,经过空间任一点O分别作直线a′∥a,b′∥b,把直线a′与b′所成的角叫做异面直线a与b所成的角(或夹角).
(2)范围:.
[常用结论]
1.异面直线的一个判定定理
与一个平面相交的直线和这个平面内不经过交点的直线是异面直线,如图所示.
2.唯一性定理
(1)过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行.
(2)过直线外一点有且只有一个平面与已知直线垂直.
(3)过平面外一点有且只有一个平面与已知平面平行.
(4)过平面外一点有且只有一条直线与已知平面垂直.
第二部分:典型例题
典例一:平面的基本性质及辨析
1.(25-26高三上·陕西榆林·期末)(多选)下列说法正确的有( )
A.平行四边形可以确定一个平面
B.若两条直线与没有公共点,则与平行
C.两两相交且不共点的三条直线确定一个平面
D.若直线,相交,平面,则与平面的位置关系为平行或相交
【答案】ACD
【分析】根据空间直线与平面的位置关系及平面的性质判断可得.
【详解】选项A :平行四边形的两组对边分别平行,根据“两条平行直线可以唯一确定一个平面”,
平行四边形的四个顶点都在这个平面内,因此平行四边形能确定一个平面,A正确;
选项B: 空间中两条直线没有公共点,包含两种情况:一是同一平面内的平行直线,二是不同在任一平面内的异面直线.
因此与不一定平行,B错误;
选项C: 设三条直线为,两两相交且不共点,
设交点分别为(不共线),
根据“不共线的三点” 确定唯一平面,而分别经过平面内的两点,
因此三条直线都在平面内,即确定一个平面,C正确;
选项D: 若平面,则与无公共点;
又因为和相交,设,因为与无公共点 ,所以平面.
若平面,则平面,与平面矛盾,因此不可能在平面内,
因此与平面只能是平行或相交,D正确.
2.(25-26高三上·甘肃定西·期末)在正四棱台中,下列判断错误的是( )
A.
B.该棱台有条棱
C.,,,四点不共面
D.平面平面
【答案】C
【详解】正四棱台上下底面均为正方形,对应边互相平行,,
又,由平行传递性可得,故A正确;
上底面4条棱、下底面4条棱、侧棱4条,总计条棱,故B正确;
棱台的侧棱延长后会交于同一点,因此,,,四点共面,故C错误;
棱台的定义就是用平行于底面的平面截取棱锥得到,上下底面互相平行,
即平面平面,故D正确.
3.(25-26高三上·宁夏银川·期末)下列条件可以唯一确定一个平面的是( )
A.空间中的三个点 B.空间中的两条直线
C.空间中垂直的两条直线 D.空间中相交的两条直线
【答案】D
【详解】对于A,如果三点共线,则无法确定一个平面,故A错误;
对于B,如果两条直线为异面直线,则无法确定一个平面,故B错误;
对于C,如果两条直线是异面垂直,则无法确定一个平面,故C错误;
对于D,由平面的基本性质,两条相交直线可以确定唯一的一个平面,故D正确.
4.(25-26高三上·广东清远·期末)下列说法正确的是( )
A.三点确定一个平面
B.四边形可以确定一个平面
C.若两条直线没有公共点,则这两条直线平行
D.若直线与平面平行,则该直线与平面内的无数条直线平行
【答案】D
【分析】根据有关平面的三个基本事实和异面直线的定义,以及线面平行的性质逐一判断即得.
【详解】对于A,若三点在同一条直线上,则不能确定一个平面,故A错误;
对于B,若四边形的四个顶点不在同一个平面上,则可以组成一个三棱锥,故不能确定一个平面,即B错误;
对于C,两条直线没有公共点,包括平行与异面两种情况,故C错误;
对于D,若直线与平面平行,则对于该平面内的任意点与该直线都可以组成一个平面,由线面平行的性质定理,
可得该直线必与两平面的交线平行,因平面内的点有无数个,故两平面的交线也有无数条,即D正确.
典例二:点(线)确定的平面数量问题
5.(25-26高三上·河北廊坊·期末)若空间中三条不同的直线两两相交,则这三条直线最多可以确定( )
A.一个平面 B.两个平面 C.三个平面 D.四个平面
【答案】C
【详解】根据平面基本事实的推论:两条相交直线确定唯一平面,对三条两两相交的不同直线分情况讨论,
当三条直线两两相交于三个不同的点时,三个交点不共线,根据平面基本事实,三个不共线的点确定唯一平面,故三条直线共面,仅能确定1个平面;
当三条直线两两相交于同一点时,每两条直线可确定1个平面,若任意两条直线确定的平面均不重合,共可确定个平面,
综上所述,三条不同的两两相交直线最多可确定3个平面,故选项C正确.
6.(2026高三·全国·专题练习)空间四点A、B、C、D,如果其中任意三点不共线,则经过其中三个点的平面有( )
A.一个或四个 B.一个或三个 C.一个或两个 D.两个或三个
【答案】A
【详解】情况 1:A、B、C、D 四个点落在同一个平面内,任意三点确定的都是这个平面,因此只有 1 个平面,
情况 2:四点不共面,从 4 个点中任选 3 个确定一个平面,分别是平面 、平面、平面、平面,共4 个不同平面,
综上,平面数量为一个或四个.
7.(25-26高三上·江苏盐城·阶段检测)下列说法错误的有( )项
①经过两条平行直线,有且只有一个平面
②两两相交且不共点的三条直线确定一个平面
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
④当我们停放自行车时,只要将自行车旁的撑脚放下,自行车就稳了,这用到了不共线三点确定平面这一基本事实
⑤分别和两条异面直线相交的两条不同直线相交
A.0 B.1 C.2 D.4
【答案】B
【详解】命题①:根据平面基本事实的推论,两条平行直线可确定唯一平面,故①正确;
命题②:两两相交且不共点的三条直线可得到3个不共线的公共点,
由“不共线的三点确定唯一平面”可知三条直线均在该平面内,故②正确;
命题③:根据平面基本事实3,两个不重合的平面若存在公共点,
则必有且仅有一条过该点的公共交线,故③正确;
命题④:“不共线的三点确定一个平面”,自行车两个轮子和撑脚不在一条直线上,
可以确定一个平面,故④正确;
命题⑤:分别与两条异面直线相交的两条不同直线,位置关系可以为异面或相交,并非一定相交,
故⑤错误.
综上,错误的命题共1项.
8.(25-26高三上·福建福州·期中)(多选)下列命题正确的有( )
A.三棱台的各侧棱所在直线必交于一点 B.正棱锥的侧面是全等的等腰三角形
C.一条直线和一个点确定一个平面 D.四边形可以确定一个平面
【答案】AB
【详解】对A,根据棱台的定义知三棱台的各侧棱所在直线必交于一点,故A正确;
对B,根据正棱锥的特点知:正棱锥的侧面是全等的等腰三角形,故B正确;
对C,当点在直线上时,不能确定平面,故C错误;
对D,空间四边形不在一个平面内,故D错误.
典例三:空间中共线、共面的问题
9.(26-27高三·全国·一轮复习)如图,在棱长为的正方体中,,分别为,的中点,点在棱上,且.证明:四点共面;
【答案】解法一:在正方体中,以点为坐标原点,以所在直线为轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
则,
所以,
于是,且向量不共线,
所以向量共面,又向量有公共点,
所以四点共面.
解法二:延长交于点,连接交于点;
因为,所以;
又,所以,而,所以点与点重合,
故四点共面.
【分析】解法一:建立空间直角坐标系,用基底向量表示向量,进而可得四点共面;
解法二:延长交于点,连接交于点,再通过比例关系证明点与点P重合,进而可得四点共面.
【详解】略
10.(25-26高三上·青海西宁·期末)长方体中,,,E,F,M分别为棱,,的中点.
(1)证明:E,C,,F四点共面;
(2)证明:平面平面.
【答案】(1)
连接.
长方体中,,,
所以四边形是平行四边形,所以.
又E,F分别为棱,的中点,所以,
所以,所以四点共面;
(2)
由(1)知,,
因为平面,平面,
所以平面.
又E,M分别为棱,的中点,
所以.
因为平面,平面,
所以平面.
因为平面,
所以平面平面.
【分析】(1)通过证明,说明四点共面;
(2)由线面平行的判定定理证明平面,平面,再由面面平行的判定定理证得平面平面.
【详解】(1)略
(2)略
11.(25-26高三上·山西晋中·阶段检测)(多选)如图,在长方体中,分别为,的中点,分别为的中点,则( )
A.四点在同一平面内
B.三条直线有公共点
C.直线与直线相交
D.直线上存在点使三点共线
【答案】BD
【分析】根据题意,由平面的基本性质分析A、B和D,由异面直线的定义分析C,综合可得答案.
【详解】根据题意,如图所示
对于A,假设四点在同一平面内,根据题意,则有或与相交,
因为,而与相交,则不平行,矛盾,说明与是异面直线,
因此,四点不在同一平面内,故A错误;
对于B,延长,,则,相交于点,
又平面,平面,则平面,平面,
且平面平面,所以,即三条直线有公共点,故B正确;
对于C,直线为长方体的体对角线,为的中点,为的中点,
由于不在平面内,在平面内,所以不在平面内,
而直线和点在平面内,假设直线与直线相交,则交点只能是,即在直线上,
由于在底面上,交底面于,所以不在直线上,矛盾,
因此直线与直线不相交,故C错误;
对于D,直线上存在点使三点共线,等价于交于点,
由题意知,,,,均在平面内,连接,
由于分别为,的中点,为的中点,则关于对称,因此在上,
因为为的中点,所以是的中点,即在上,所以直线平面,
因为直线平面,如图所示,设交于点,
所以直线上存在点使三点共线,故D正确.
12.(25-26高三上·全国·阶段检测)如图,是两个全等的矩形,它们不在同一个平面内,,分别是,的中点.
(1)证明:四点共面.
(2)证明:直线,,经过同一点.
【答案】(1)证明:连接,因为是的中位线,所以 .
因为,是两个全等的矩形,
所以 ,
所以 ,则四边形为平行四边形,从而.
又因为,所以 ,故四点共面.
(2)证明:为梯形,设 ,
因为平面 平面,所以平面 平面.
又因为 ,所以,即直线经过同一点 .
【分析】(1)利用中位线定理和平性定理证明,从而四点共面;
(2)设两直线交于一点,利用线面关系和面面交线证明该点在上.
【详解】(1)略.
(2)略.
典例四:等角定理及其辨析和应用
13.(25-26高三上·青海西宁·阶段检测)已知,是空间角,若,,且,则________.
【答案】
【详解】由,是空间角,,,
可知或;
根据条件可知只能是,
所以.
14.(25-26高三上·全国·阶段检测)已知空间中的两个角和,若,则_____.
【答案】或
【详解】由等角定理可知与相等或互补,
所以或.
15.(25-26高三上·全国·课堂例题)如图,已知直线,为异面直线,为直线上三点,,,为直线上三点,分别为,,,,的中点.若,则______.
【答案】
【分析】根据给定条件,利用三角形中位线的性质、平行公理及等角定理求解.
【详解】由分别是,的中点,得,同理,
则,,又的两边和的两边的方向分别相同,
因此,所以.
16.(25-26高三上·陕西咸阳·期末)在正方体中,下列说法错误的是( )
A. B.与是异面直线
C.平面平面 D.直线与平面所成角为
【答案】D
【分析】画出图形根据点线面的位置关系,逐一判断即可得出答案.
【详解】
对于A,且,所以四边形为平行四边形,所以,,故A结论正确;
对于B,由图可知与是异面直线,故B结论正确;
对于C,由选项A可知,平面,平面,故平面,
又且,所以四边形为平行四边形,所以,
平面,平面,所以平面,
又,平面,所以平面平面,故C结论正确;
对于D,由于平面,所以直线与平面所成角为,,故D结论错误.
典例五:异面直线的概念及辨析和判断
17.(25-26高三上·广东·期末)在空间四边形ABCD中,点E,H分别是边AB,AD的中点,点F,G分别是边BC,CD上的点,且,以下四个结论中正确的为( )
A.直线EF与直线GH平行 B.直线EF与直线GH异面
C.直线EF与直线GH的交点M在平面ABD上 D.直线EF与直线GH的交点M在直线AC上
【答案】D
【分析】根据给定条件,利用平行公理及平面基本事实推理判断即可.
【详解】连接,由分别为的中点,得,且,
在中,,则,且,因此且,
四边形为梯形,为梯形两腰,它们相交且共面,AB错误;
设,由平面,得平面;由平面,得平面,
而平面与平面的交线为,于是,即交点一定在直线上,且交点与点不重合,
因此交点不在平面上,C错误,D正确.
18.(25-26高二上·上海·期中)正方体中,M、N分别为棱、的中点,有以下四个结论:
(1)直线AM与是相交直线;(2)直线AM与BN是平行直线;
(3)直线BN与是异面直线;(4)直线AM与是异面直线.
其中正确的结论为____________.(把你认为正确结论的序号都写上)
【答案】(3)(4)
【详解】对于(1):因为与为异面直线,可知四点不共面,
所以直线AM与是异面直线,故(1)错误;
对于(2):因为与为异面直线,可知四点不共面,
所以直线AM与是异面直线,故(2)错误;
对于(3):直线BN与是异面直线,故(3)正确;
对于(4):因为与为异面直线,可知四点不共面,
所以直线AM与是异面直线,故(4)正确.
19.(25-26高三上·福建宁德·期末)如图是一个正方体的展开图,如果将它还原为正方体,那么在线段,,,所在的直线中,互为异面直线的有( )
A.与 B.与 C.与 D.与
【答案】A
【分析】将正方体还原,从而得到线段所在直线是否为异面直线.
【详解】还原为正方体,如下:
A选项,直线和直线是异面直线,A正确;
B选项,直线与是相交直线,不是异面直线,B不正确;
C选项,直线和直线是相交直线,不是异面直线,C不正确;
D选项,直线和直线是平行直线,不是异面直线,D错误.
20.(25-26高三上·上海·期末)如图,在长方体的棱中,其所在直线与是异面直线的棱有________条.
【答案】
4
【分析】逐类判断长方体的棱与直线 的位置关系:相交或平行的棱都不是异面直线,只需统计既不相交也不平行的棱.
【详解】在长方体 中,与 相交的棱有 ;
与 平行的棱有 ;棱 所在直线与自身重合.
剩下的棱 所在直线与既不相交,也不平行,故均与是异面直线.
所以所求棱共有 条.
典例六:异面直线所成的角
21.(25-26高三上·内蒙古阿拉善·期末)如图,在正三棱柱中,,则异面直线与所成角的余弦值是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据异面直线所成角的定义,转化为相交直线所成角,再结合余弦定理,即可求解.
【详解】连结,交于点,取的中点,连结,
因为点分别是和的中点,所以,
所以异面直线与所成角为或其补角,
设,则,,,
,
所以异面直线与所成角的余弦值为.
22.(2026高三·全国·专题练习)在正四棱锥中,底面边长为2,高为,则异面直线与所成角的大小是______.
【答案】
【详解】如图,设正四棱锥的高为,
,
∴异面直线所成的角为.
因为是边长为的正方形,所以,又高,所以,
.
23.(2026高三·全国·专题练习)正方形的边长为a,E、F分别为边、的中点(如图甲所示).现将该正方形沿其对角线折成直二面角,并连结、,得到如图乙所示的棱锥.在棱锥中,求:
(1)线段的长;
(2)异面直线和所成角的大小.
【答案】(1)
(2).
【分析】(1)取的中点P,连结、,先证明是直角三角形,再根据勾股定理求解;
(2)取的中点Q,连结、、、、,并说明四边形为菱形,再求异面直线和所成角的大小.
【详解】(1)取的中点P,连结、.
,.
同理,.
为直二面角的平面角.
.
,,
.同理,.
在中,.
(2)取的中点Q,连结、、、、.
,为异面直线和所成的角.
,.
∴四边形为平行四边形.
,,
.∴平行四边形为菱形,为的角平分线.
在中, ,
为等边三角形,.
,即异面直线与所成的角为.
24.(25-26高三上·辽宁辽阳·期末)在四棱锥中,平面,、分别为、中点,且,.
(1)证明:、、、四点共面.
(2)求直线与直线夹角正弦值.
【答案】(1)证明:因为面,面,面面,所以,
又因为,分别为,中点,则,所以,所以四点共面.
(2)
【分析】(1)根据平行性质可证,即可得四点共面;
(2)先通过平移将直线与直线放到一个三角形中去,再求直线与直线夹角的余弦值,最后由求正弦值.
【详解】(1)略
(2)
连接,因为,由(1)知,
则四边形为平行四边形,所以,.
因此直线与直线夹角即为与直线夹角,
在中,,,,
由余弦定理得,
则,
所以直线与直线夹角正弦值为.
25.(25-26高三上·甘肃定西·期末)在正六棱柱中,,,为底面所在平面内的任意一点,则异面直线与所成角的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据异面直线所成角的定义及线面垂直判断取最小角时的位置,结合直角三角形三角函数求解即可.
【详解】正六棱柱中,平面,
所以点在平面上的投影为,则在平面上的投影为.
因为为底面所在平面内的任意一点,所以异面直线与所成角的最小值就是与投影所成的角.
在中,,,则.
又异面直线所成角范围为,所以.
故当位于过点且平行于的直线上时,异面直线与所成角取得最小值,为.
26.(25-26高三上·江西南昌·期末)如图,在正方体中,E,F,G,H,N分别是,AD,,,AB的中点.则下列结论错误的是( )
A.C,G,,F四点共面 B.平面平面
C.直线与BD是异面直线 D.直线EF与HG所成角的正切值为
【答案】D
【分析】利用平行线传递性判断A选项;由面面平行判定定理判断B选项;C选项中排除与BD相交和平行的情况即可得到与BD是异面直线;D选项中,首先根据平行线传递性和线线角定义得到为EF与HG所成角或其补角,再在直角三角形中求即可判断.
【详解】对于A,取中点,连结,
由于F是AD的中点,在正方体中可知,
又,所以四边形为平行四边形,故,
因此,A选项正确;
对于B,连结,由于E,F,N均为中点,所以,
又平面,平面,所以平面,
同理平面,平面,
所以平面//平面,B选项正确;
对于C,直线平面,平面,且,所以直线与不相交;
若,则平面或平面,这与平面矛盾,所以直线与不平行,
综上,与BD是异面直线,C选项正确;
对于D,由于,所以,
故为直线EF与HG所成角或其补角,
不妨设正方体棱长为,则,
由于底面,底面,所以,
所以,所以直线EF与HG所成角的正切值为,D选项错误.
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· 7.2 空间点、直线、平面之间的位置关系(精讲)
第一部分:知识复习
1.基本事实
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
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
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
基本事实4
平行于同一条直线的两条直线平行
2.三个推论
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.
推论2:经过两条相交直线,有且只有一个平面.
推论3:经过两条平行直线,有且只有一个平面.
3.空间中直线与直线的位置关系
【注意】分别在两个不同平面内的两条直线不一定为异面直线,它们也可能平行或相交.
4.空间中直线与平面、平面与平面的位置关系
位置关系
符号
直线和平面
直线在平面外
a⊂α
直线在平面内
直线与平面相交
a∩α=A
直线与平面平行
a∥α
平面和平面
两平面平行
α∥β
两平面相交
α∩β=l
5.定理
如果空间中两个角的两条边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.
6.异面直线所成的角
(1)定义:已知两条异面直线a,b,经过空间任一点O分别作直线a′∥a,b′∥b,把直线a′与b′所成的角叫做异面直线a与b所成的角(或夹角).
(2)范围:.
[常用结论]
1.异面直线的一个判定定理
与一个平面相交的直线和这个平面内不经过交点的直线是异面直线,如图所示.
2.唯一性定理
(1)过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行.
(2)过直线外一点有且只有一个平面与已知直线垂直.
(3)过平面外一点有且只有一个平面与已知平面平行.
(4)过平面外一点有且只有一条直线与已知平面垂直.
第二部分:典型例题
典例一:平面的基本性质及辨析
1.(25-26高三上·陕西榆林·期末)(多选)下列说法正确的有( )
A.平行四边形可以确定一个平面
B.若两条直线与没有公共点,则与平行
C.两两相交且不共点的三条直线确定一个平面
D.若直线,相交,平面,则与平面的位置关系为平行或相交
2.(25-26高三上·甘肃定西·期末)在正四棱台中,下列判断错误的是( )
A.
B.该棱台有条棱
C.,,,四点不共面
D.平面平面
3.(25-26高三上·宁夏银川·期末)下列条件可以唯一确定一个平面的是( )
A.空间中的三个点 B.空间中的两条直线
C.空间中垂直的两条直线 D.空间中相交的两条直线
4.(25-26高三上·广东清远·期末)下列说法正确的是( )
A.三点确定一个平面
B.四边形可以确定一个平面
C.若两条直线没有公共点,则这两条直线平行
D.若直线与平面平行,则该直线与平面内的无数条直线平行
典例二:点(线)确定的平面数量问题
5.(25-26高三上·河北廊坊·期末)若空间中三条不同的直线两两相交,则这三条直线最多可以确定( )
A.一个平面 B.两个平面 C.三个平面 D.四个平面
6.(2026高三·全国·专题练习)空间四点A、B、C、D,如果其中任意三点不共线,则经过其中三个点的平面有( )
A.一个或四个 B.一个或三个 C.一个或两个 D.两个或三个
7.(25-26高三上·江苏盐城·阶段检测)下列说法错误的有( )项
①经过两条平行直线,有且只有一个平面
②两两相交且不共点的三条直线确定一个平面
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
④当我们停放自行车时,只要将自行车旁的撑脚放下,自行车就稳了,这用到了不共线三点确定平面这一基本事实
⑤分别和两条异面直线相交的两条不同直线相交
A.0 B.1 C.2 D.4
8.(25-26高三上·福建福州·期中)(多选)下列命题正确的有( )
A.三棱台的各侧棱所在直线必交于一点 B.正棱锥的侧面是全等的等腰三角形
C.一条直线和一个点确定一个平面 D.四边形可以确定一个平面
典例三:空间中共线、共面的问题
9.(26-27高三·全国·一轮复习)如图,在棱长为的正方体中,,分别为,的中点,点在棱上,且.证明:四点共面;
10.(25-26高三上·青海西宁·期末)长方体中,,,E,F,M分别为棱,,的中点.
(1)证明:E,C,,F四点共面;
(2)证明:平面平面.
11.(25-26高三上·山西晋中·阶段检测)(多选)如图,在长方体中,分别为,的中点,分别为的中点,则( )
A.四点在同一平面内
B.三条直线有公共点
C.直线与直线相交
D.直线上存在点使三点共线
12.(25-26高三上·全国·阶段检测)如图,是两个全等的矩形,它们不在同一个平面内,,分别是,的中点.
(1)证明:四点共面.
(2)证明:直线,,经过同一点.
典例四:等角定理及其辨析和应用
13.(25-26高三上·青海西宁·阶段检测)已知,是空间角,若,,且,则________.
14.(25-26高三上·全国·阶段检测)已知空间中的两个角和,若,则_____.
15.(25-26高三上·全国·课堂例题)如图,已知直线,为异面直线,为直线上三点,,,为直线上三点,分别为,,,,的中点.若,则______.
16.(25-26高三上·陕西咸阳·期末)在正方体中,下列说法错误的是( )
A. B.与是异面直线
C.平面平面 D.直线与平面所成角为
典例五:异面直线的概念及辨析和判断
17.(25-26高三上·广东·期末)在空间四边形ABCD中,点E,H分别是边AB,AD的中点,点F,G分别是边BC,CD上的点,且,以下四个结论中正确的为( )
A.直线EF与直线GH平行 B.直线EF与直线GH异面
C.直线EF与直线GH的交点M在平面ABD上 D.直线EF与直线GH的交点M在直线AC上
18.(25-26高二上·上海·期中)正方体中,M、N分别为棱、的中点,有以下四个结论:
(1)直线AM与是相交直线;(2)直线AM与BN是平行直线;
(3)直线BN与是异面直线;(4)直线AM与是异面直线.
其中正确的结论为____________.(把你认为正确结论的序号都写上)
19.(25-26高三上·福建宁德·期末)如图是一个正方体的展开图,如果将它还原为正方体,那么在线段,,,所在的直线中,互为异面直线的有( )
A.与 B.与 C.与 D.与
20.(25-26高三上·上海·期末)如图,在长方体的棱中,其所在直线与是异面直线的棱有________条.
典例六:异面直线所成的角
21.(25-26高三上·内蒙古阿拉善·期末)如图,在正三棱柱中,,则异面直线与所成角的余弦值是( )
A. B. C. D.
22.(2026高三·全国·专题练习)在正四棱锥中,底面边长为2,高为,则异面直线与所成角的大小是______.
23.(2026高三·全国·专题练习)正方形的边长为a,E、F分别为边、的中点(如图甲所示).现将该正方形沿其对角线折成直二面角,并连结、,得到如图乙所示的棱锥.在棱锥中,求:
(1)线段的长;
(2)异面直线和所成角的大小.
24.(25-26高三上·辽宁辽阳·期末)在四棱锥中,平面,、分别为、中点,且,.
(1)证明:、、、四点共面.
(2)求直线与直线夹角正弦值.
25.(25-26高三上·甘肃定西·期末)在正六棱柱中,,,为底面所在平面内的任意一点,则异面直线与所成角的最小值为( )
A. B. C. D.
26.(25-26高三上·江西南昌·期末)如图,在正方体中,E,F,G,H,N分别是,AD,,,AB的中点.则下列结论错误的是( )
A.C,G,,F四点共面 B.平面平面
C.直线与BD是异面直线 D.直线EF与HG所成角的正切值为
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