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1、線面垂直的證明中的找線技巧
通過計(jì)算,運(yùn)用勾股定理尋求線線垂直
1 如圖1,在正方體中,為 的中點(diǎn),AC交BD于點(diǎn)O,(Ⅰ)求證:平面MBD.(Ⅱ)求的體積
練習(xí)1:如圖,在四棱錐中,平面平面,,是等邊三角形,已知,.
A
B
C
M
P
D
(Ⅰ)設(shè)是上的一點(diǎn),證明:平面平面;
(Ⅱ)求四棱錐的體積.
練習(xí)2、已知是矩形,平面,,,為的中點(diǎn).
求證:平面;
利用面面垂直尋求線面垂直
例2 如圖2,是△ABC所在平面外的一點(diǎn),且PA⊥平面
2、ABC,平面PAC⊥平面PBC.求證:BC⊥平面PAC.
練習(xí)3 如圖1所示,ABCD為正方形,⊥平面ABCD,過且垂直于的平面分別交于.求證:,.
應(yīng)用等腰(等邊)三角形三線合一性質(zhì)
所謂三線合一的性質(zhì)是等腰三角形底邊的中線同時(shí)是高和角分線,可以很輕松的得到線線垂直,從而為證明線面垂直做了很好的準(zhǔn)備工作.
圖2
例3:如圖2所示,已知垂直于所在平面,是的直徑,是的圓周上異于、的任意一點(diǎn),且,點(diǎn)是線段的中點(diǎn).求證:平面.
3、
應(yīng)用兩條平行線的性質(zhì)
大家知道兩條平行線中如果有一條與一個(gè)面中的直線垂直,則兩條平行線都與平面中的直線垂直. 在三角形中位線與底邊平行,可以得到線線平行的關(guān)系,平行四邊形對(duì)邊平行也可以得到線線平行,這樣的結(jié)論很多,我們可以欣賞體會(huì)這樣的方法.
圖3
例3:如圖3所示,為△所在平面外一點(diǎn), 平面,為的中點(diǎn),為的中點(diǎn),在上,,求證:平面.
應(yīng)用平面圖形的幾何性質(zhì)
我們都發(fā)現(xiàn)在立體幾何問題的解決中,平面圖形的性質(zhì)產(chǎn)生了很重要的地位,在學(xué)習(xí)立體幾何的過程中,平面幾何的諸多知識(shí)點(diǎn)
4、不能推廣到三維空間,但同學(xué)們要注意平面圖形的性質(zhì)在解決立體幾何的時(shí)候會(huì)發(fā)揮很重要的作用.
例4:如圖4所示,四邊形是邊長(zhǎng)為1的菱形,點(diǎn)是菱形所在平面外一點(diǎn),
∠,是的中點(diǎn),平面,求證:⊥平面.
圖4
4 如圖2,在三棱錐A-BCD中,BC=AC,AD=BD,
作BE⊥CD,E為垂足,作AH⊥BE于H.求證:AH⊥平面BCD.
證明:取AB的中點(diǎn)F,連結(jié)CF,DF.
∵,∴.
∵,∴.
又,∴平面CDF.
∵平面CDF,∴.
5、
又,,
∴平面ABE,.
∵,,,
∴ 平面BCD.
評(píng)注:本題在運(yùn)用判定定理證明線面垂直時(shí),將問題轉(zhuǎn)化為證明線線垂直;而證明線線垂直時(shí),又轉(zhuǎn)化為證明線面垂直.如此反復(fù),直到證得結(jié)論.
5 如圖3,是圓O的直徑,C是圓周上一點(diǎn),平面ABC.若AE⊥PC ,E為垂足,F是PB上任意一點(diǎn),求證:平面AEF⊥平面PBC.
證明:∵AB是圓O的直徑,∴.
∵平面ABC,平面ABC,
∴.∴平面APC.
∵平面PBC,
∴平面APC⊥平面PBC.
∵AE⊥PC,平面APC∩平面PBC=PC,
∴AE⊥平面PBC.
∵平面AEF,∴
6、平面AEF⊥平面PBC.
評(píng)注:證明兩個(gè)平面垂直時(shí),一般可先從現(xiàn)有的直線中尋找平面的垂線,即證線面垂直,而證線面垂直則需從已知條件出發(fā)尋找線線垂直的關(guān)系.
(2)【解】平面PAC⊥平面ABCD;平面PAC⊥平面PBC;平面PAD⊥平面PBD;平面PAB⊥平面ABCD;平面PAD⊥平面ABCD.
2.ABC—A′B′C′是正三棱柱,底面邊長(zhǎng)為a,D,E分別是BB′,CC′上的一點(diǎn),BD=a,EC=a.
(1)求證:平面ADE⊥平面ACC′A′;
(2)求截面△ADE的面積.
(1)【證明】分別取A′C′、AC的中點(diǎn)M、N,連結(jié)MN,
則MN∥A′A∥B′B,
∴B′、
7、M、N、B共面,∵M(jìn)為A′C′中點(diǎn),B′C′=B′A′,∴B′M⊥A′C′,又B′M⊥AA′且AA′∩A′C′=A′
∴B′M⊥平面A′ACC′.
設(shè)MN交AE于P,
∵CE=AC,∴PN=NA=.
又DB=a,∴PN=BD.
∵PN∥BD, ∴PNBD是矩形,于是PD∥BN,BN∥B′M,
∴PD∥B′M.
∵B′M⊥平面ACC′A′,
∴PD⊥平面ACC′A′,而PD平面ADE,
∴平面ADE⊥平面ACC′A′.
(2)【解】∵PD⊥平面ACC′A′,
∴PD⊥AE,而PD=B′M=a,
AE=a.
∴S△ADE=×AE×PD
=×.
1、
8、S是△ABC所在平面外一點(diǎn),SA⊥平面ABC,平面SAB⊥平面SBC,求證AB⊥BC.
S
A
C
B
2、在四棱錐中,底面ABCD是正方形,側(cè)面VAD是正三角形,平面VAD⊥底面ABCD
證明:AB⊥平面VAD
V
D
C
B
A
3、如圖,棱柱的側(cè)面 是菱形,,證明:平面平面
如圖,在四棱錐P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD, ∠ABC=60°,PA=AB=BC,E是PC的中點(diǎn).(1)求證:CD⊥AE;(2)求證:PD⊥面ABE.
4、如圖,四棱錐中,底面為平行四邊形。 底面 ,證明: