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- 2021-07-01 发布
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第3节 直线、平面平行的判定及性质
考试要求 1.以立体几何的定义、公理和定理为出发点,认识和理解空间中线面平行的有关性质与判定定理;2.能运用公理、定理和已获得的结论证明一些有关空间图形的平行关系的简单命题.
知 识 梳 理
1.直线与平面平行
(1)直线与平面平行的定义
直线l与平面α没有公共点,则称直线l与平面α平行.
(2)判定定理与性质定理
文字语言
图形表示
符号表示
判定定理
平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线平行于此平面
a⊄α,b⊂α,
a∥b⇒a∥α
性质定理
一条直线和一个平面平行,则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行
a∥α,a⊂β,
α∩β=b⇒a∥b
2.平面与平面平行
(1)平面与平面平行的定义
没有公共点的两个平面叫做平行平面.
(2)判定定理与性质定理
文字语言
图形表示
符号表示
判定定理
一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行
a⊂α,b⊂α,a∩b=P,
a∥β,b∥β⇒α∥β
性质定理
α∥β,a⊂α⇒a∥β
两个平面平行,则其中一个平面内的直线平行于另一个平面
如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行
α∥β,α∩γ=a,
β∩γ=b⇒a∥b
[微点提醒]
平行关系中的三个重要结论
(1)垂直于同一条直线的两个平面平行,即若a⊥α,a⊥β,则α∥β.
(2)平行于同一平面的两个平面平行,即若α∥β,β∥γ,则α∥γ.
(3)两个平面平行,则其中任意一个平面内的直线与另一个平面平行.
基 础 自 测
1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)
(1)若一条直线和平面内一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行.( )
(2)若直线a∥平面α,P∈α,则过点P且平行于直线a的直线有无数条.( )
(3)如果一个平面内的两条直线平行于另一个平面,那么这两个平面平行.( )
(4)如果两个平面平行,那么分别在这两个平面内的两条直线平行或异面.( )
解析 (1)若一条直线和平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行或在平面内,故(1)错误.
(2)若a∥α,P∈α,则过点P且平行于a的直线只有一条,故(2)错误.
(3)如果一个平面内的两条直线平行于另一个平面,则这两个平面平行或相交,故(3)错误.
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
2.(必修2P61A1(2)改编)下列说法中,与“直线a∥平面α”等价的是( )
A.直线a上有无数个点不在平面α内
B.直线a与平面α内的所有直线平行
C.直线a与平面α内无数条直线不相交
D.直线a与平面α内的任意一条直线都不相交
解析 因为a∥平面α,所以直线a与平面α无交点,因此a和平面α内的任意一条直线都不相交,故选D.
答案 D
3.(必修2P61A1(1)改编)下列命题中正确的是( )
A.若a,b是两条直线,且a∥b,那么a平行于经过b的任何平面
B.若直线a和平面α满足a∥α,那么a与α内的任何直线平行
C.平行于同一条直线的两个平面平行
D.若直线a,b和平面α满足a∥b,a∥α,b⊄α,则b∥α
解析 根据线面平行的判定与性质定理知,选D.
答案 D
4.(2018·长沙模拟)已知m,n是两条不同的直线,α,β,γ是三个不同的平面,则下列命题中正确的是( )
A.m∥α,n∥α,则m∥n B.m∥n,m∥α,则n∥α
C.m⊥α,m⊥β,则α∥β D.α⊥γ,β⊥γ,则α∥β
解析 A中,m与n平行、相交或异面,A不正确;B中,n∥α或n⊂α,B不正确;根据线面垂直的性质,C正确;D中,α∥β或α与β相交,D错.
答案 C
5.(2019·济宁月考)若平面α∥平面β,直线a∥平面α,点B∈β,则在平面β内且过B点的所有直线中( )
A.不一定存在与a平行的直线
B.只有两条与a平行的直线
C.存在无数条与a平行的直线
D.存在唯一与a平行的直线
解析 当直线a在平面β内且过B点时,不存在与a平行的直线,故选A.
答案 A
6.(2019·北京十八中开学考试)如图是长方体被一平面所截得的几何体,四边形EFGH为截面,则四边形EFGH的形状为________.
解析 ∵平面ABFE∥平面DCGH,
又平面EFGH∩平面ABFE=EF,
平面EFGH∩平面DCGH=HG,
∴EF∥HG.同理EH∥FG,
∴四边形EFGH是平行四边形.
答案 平行四边形
考点一 与线、面平行相关命题的判定
【例1】 (1)在空间中,a,b,c是三条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则下列命题中的真命题是( )
A.若a⊥c,b⊥c,则a∥b
B.若a⊂α,b⊂β,α⊥β,则a⊥b
C.若a∥α,b∥β,α∥β,则a∥b
D.若α∥β,a⊂α,则a∥β
(2)(2019·聊城模拟)下列四个正方体中,A,B,C为所在棱的中点,则能得出平面ABC∥平面DEF的是( )
解析 (1)对于A,若a⊥c,b⊥c,则a与b可能平行、异面、相交,故A是假命题;
对于B,设α∩β=m,若a,b均与m平行,则a∥b,故B是假命题;
对于C,a,b可能平行、异面、相交,故C是假命题;
对于D,若α∥β,a⊂α,则a与β没有公共点,则a∥β,故D是真命题.
(2)在B中,如图,连接MN,PN,
∵A,B,C为正方体所在棱的中点,
∴AB∥MN,AC∥PN,
∵MN∥DE,PN∥EF,
∴AB∥DE,AC∥EF,
∵AB∩AC=A,DE∩EF=E,
AB,AC⊂平面ABC,DE,EF⊂平面DEF,
∴平面ABC∥平面DEF.
答案 (1)D (2)B
规律方法 1.判断与平行关系相关命题的真假,必须熟悉线、面平行关系的各个定义、定理,无论是单项选择还是含选择项的填空题,都可以从中先选出最熟悉最容易判断的选项先确定或排除,再逐步判断其余选项.
2.(1)结合题意构造或绘制图形,结合图形作出判断.
(2)特别注意定理所要求的条件是否完备,图形是否有特殊情况,通过举反例否定结论或用反证法推断命题是否正确.
【训练1】 (1)下列命题正确的是( )
A.若两条直线和同一个平面平行,则这两条直线平行
B.若一条直线与两个平面所成的角相等,则这两个平面平行
C.若一条直线与两个相交平面都平行,则这条直线与这两个平面的交线平行
D.若两个平面垂直于同一个平面,则这两个平面平行
(2)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N,Q分别是棱D1C1,A1D1,BC的中点,点P在BD1上且
BP=BD1,则下面说法正确的是________(填序号).
①MN∥平面APC;②C1Q∥平面APC;③A,P,M三点共线;④平面MNQ∥平面APC.
解析 (1)A选项中两条直线可能平行也可能异面或相交;对于B选项,如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,平面ABB1A1和平面BCC1B1与B1D1所成的角相等,但这两个平面垂直;D选项中两平面也可能相交.C正确.
(2)如图,对于①,连接MN,AC,则MN∥AC,连接AM,CN,
易得AM,CN交于点P,即MN⊂平面APC,所以MN∥平面APC是错误的.
对于②,由①知M,N在平面APC内,由题易知AN∥C1Q,且AN⊂平面APC,C1Q⊄平面APC.
所以C1Q∥平面APC是正确的.
对于③,由①知,A,P,M三点共线是正确的.
对于④,由①知MN⊂平面APC,又MN⊂平面MNQ,所以平面MNQ∥平面APC是错误的.
答案 (1)C (2)②③
考点二 直线与平面平行的判定与性质多维探究
角度1 直线与平面平行的判定
【例2-1】 (2019·东北三省四市模拟)在如图所示的几何体中,四边形ABCD是正方形,PA⊥平面ABCD,E,F分别是线段AD,PB的中点,PA=AB=1.
(1)证明:EF∥平面PDC;
(2)求点F到平面PDC的距离.
(1)证明 取PC的中点M,连接DM,MF,
∵M,F分别是PC,PB的中点,∴MF∥CB,MF=CB,
∵E为DA的中点,四边形ABCD为正方形,
∴DE∥CB,DE=CB,
∴MF∥DE,MF=DE,∴四边形DEFM为平行四边形,
∴EF∥DM,∵EF⊄平面PDC,DM⊂平面PDC,
∴EF∥平面PDC.
(2)解 ∵EF∥平面PDC,
∴点F到平面PDC的距离等于点E到平面PDC的距离.
∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥DA,在Rt△PAD中,PA=AD=1,∴DP=.
∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥CB,∵CB⊥AB,PA∩AB=A,∴CB⊥平面PAB,
∴CB⊥PB,则PC=,∴PD2+DC2=PC2,
∴△PDC为直角三角形,
∴S△PDC=×1×=.
连接EP,EC,易知VE-PDC=VC-PDE,设E到平面PDC的距离为h,
∵CD⊥AD,CD⊥PA,AD∩PA=A,∴CD⊥平面PAD,
则×h×=×1×××1,∴h=,
∴点F到平面PDC的距离为.
角度2 直线与平面平行性质定理的应用
【例2-2】 (2018·上饶模拟)如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,棱长为2,E,F分别是棱DD1,C1D1的中点.
(1)求三棱锥B1-A1BE的体积;
(2)试判断直线B1F与平面A1BE是否平行,如果平行,请在平面A1BE上作出与B1F平行的直线,并说明理由.
解 (1)如图所示,VB1-A1BE=VE-A1B1B=S△A1B1B· DA=××2×2×2=.
(2)B1F∥平面A1BE.延长A1E交AD延长线于点H,连BH交CD于点G,则BG就是所求直线.证明如下:
因为BA1∥平面CDD1C1,平面A1BH∩平面CDD1C1=GE,所以A1B∥GE.
又A1B∥CD1,所以GE∥CD1.
又E为DD1的中点,则G为CD的中点.
故BG∥B1F,BG就是所求直线.
规律方法 1.利用判定定理判定线面平行,关键是找平面内与已知直线平行的直线.常利用三角形的中位线、平行四边形的对边或过已知直线作一平面找其交线.
2.在解决线面、面面平行的判定时,一般遵循从“低维”到“高维”的转化,即从“线线平行”到“线面平行”,再到“面面平行”;而在应用性质定理时,其顺序恰好相反.
【训练2】 (2017·江苏卷)如图,在三棱锥A-BCD中,AB⊥AD,BC⊥BD,平面ABD⊥平面BCD,点E,F(E与A,D不重合)分别在棱AD,BD上,且EF⊥AD.
求证:(1)EF∥平面ABC;
(2)AD⊥AC.
证明 (1)在平面ABD内,AB⊥AD,EF⊥AD,
则AB∥EF.
∵AB⊂平面ABC,EF⊄平面ABC,
∴EF∥平面ABC.
(2)∵BC⊥BD,平面ABD∩平面BCD=BD,平面ABD⊥平面BCD,BC⊂平面BCD,
∴BC⊥平面ABD.
∵AD⊂平面ABD,∴BC⊥AD.
又AB⊥AD,BC,AB⊂平面ABC,BC∩AB=B,
∴AD⊥平面ABC,
又因为AC⊂平面ABC,∴AD⊥AC.
考点三 面面平行的判定与性质 典例迁移
【例3】 (经典母题)如图所示,在三棱柱ABC-A1B1C1中,E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点,求证:
(1)B,C,H,G四点共面;
(2)平面EFA1∥平面BCHG.
证明 (1)∵G,H分别是A1B1,A1C1的中点,
∴GH是△A1B1C1的中位线,则GH∥B1C1.
又∵B1C1∥BC,
∴GH∥BC,∴B,C,H,G四点共面.
(2)∵E,F分别为AB,AC的中点,∴EF∥BC,
∵EF⊄平面BCHG,BC⊂平面BCHG,
∴EF∥平面BCHG.
又G,E分别为A1B1,AB的中点,A1B1綉AB,
∴A1G綉EB,
∴四边形A1EBG是平行四边形,∴A1E∥GB.
∵A1E⊄平面BCHG,GB⊂平面BCHG,
∴A1E∥平面BCHG.又∵A1E∩EF=E,
∴平面EFA1∥平面BCHG.
【迁移探究1】 在本例中,若将条件“E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点”变为“D1,D分别为B1C1,BC的中点”,求证:平面A1BD1∥平面AC1D.
证明 如图所示,连接A1C交AC1于点M,
∵四边形A1ACC1是平行四边形,
∴M是A1C的中点,连接MD,
∵D为BC的中点,
∴A1B∥DM.
∵A1B⊂平面A1BD1,
DM⊄平面A1BD1,
∴DM∥平面A1BD1,
又由三棱柱的性质知,D1C1綉BD,
∴四边形BDC1D1为平行四边形,
∴DC1∥BD1.
又DC1⊄平面A1BD1,BD1⊂平面A1BD1,
∴DC1∥平面A1BD1,
又DC1∩DM=D,DC1,DM⊂平面AC1D,
因此平面A1BD1∥平面AC1D.
【迁移探究2】 在本例中,若将条件“E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点”变为“点D,D1分别是AC,A1C1上的点,且平面BC1D∥平面AB1D1”,试求的值.
解 连接A1B交AB1于O,连接OD1.
由平面BC1D∥平面AB1D1,且平面A1BC1∩平面BC1D=BC1,平面A1BC1∩平面AB1D1=D1O,所以BC1∥D1O,则==1.
又由题设=,
∴=1,即=1.
规律方法 1.判定面面平行的主要方法
(1)利用面面平行的判定定理.
(2)线面垂直的性质(垂直于同一直线的两平面平行).
2.面面平行条件的应用
(1)两平面平行,分析构造与之相交的第三个平面,交线平行.
(2)两平面平行,其中一个平面内的任意一条直线与另一个平面平行.
提醒 利用面面平行的判定定理证明两平面平行,需要说明是在一个平面内的两条直线是相交直线.
【训练3】 (2019·南昌二模)如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,AB∥CD,AB⊥AD,AB=2CD=2AD=4,侧面PAB是等腰直角三角形,PA=PB,平面PAB⊥平面ABCD,点E,F分别是棱AB,PB上的点,平面CEF∥平面PAD.
(1)确定点E,F的位置,并说明理由;
(2)求三棱锥F-DCE的体积.
解 (1)因为平面CEF∥平面PAD,平面CEF∩平面ABCD=CE,
平面PAD∩平面ABCD=AD,
所以CE∥AD,又AB∥DC,
所以四边形AECD是平行四边形,
所以DC=AE=AB,
即点E是AB的中点.
因为平面CEF∥平面PAD,平面CEF∩平面PAB=EF,平面PAD∩平面PAB=PA,
所以EF∥PA,又点E是AB的中点,
所以点F是PB的中点.
综上,E,F分别是AB,PB的中点.
(2)连接PE,由题意及(1)知PA=PB,AE=EB,
所以PE⊥AB,又平面PAB⊥平面ABCD,平面PAB∩平面ABCD=AB,
所以PE⊥平面ABCD.
又AB∥CD,AB⊥AD,
所以VF-DEC=VP-DEC=S△DEC×PE=××2×2×2=.
[思维升华]
1.转化思想:三种平行关系之间的转化
其中线面平行是核心,线线平行是基础,要注意它们之间的灵活转化.
2.直线与平面平行的主要判定方法
(1)定义法;(2)判定定理;(3)面面平行的性质.
3.平面与平面平行的主要判定方法
(1)定义法;(2)判定定理;(3)推论;(4)a⊥α,a⊥β⇒α∥β.
[易错防范]
1.在推证线面平行时,一定要强调直线不在平面内,否则,会出现错误.
2.面面平行的判定中易忽视“面内两条相交线”这一条件.
3.如果一个平面内有无数条直线与另一个平面平行,易误认为这两个平面平行,实质上也可以相交.
4.运用性质定理,要遵从由“高维”到“低维”,但也要注意,转化的方向总是由题目的具体条件而定,决不可过于“模式化”.
基础巩固题组
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.若直线l不平行于平面α,且l⊄α,则( )
A.α内的所有直线与l异面
B.α内不存在与l平行的直线
C.α与直线l至少有两个公共点
D.α内的直线与l都相交
解析 因为l⊄α,直线l不平行于平面α,所以直线l只能与平面α相交,于是直线l与平面α只有一个公共点,所以平面α内不存在与l平行的直线.
答案 B
2.(2019·大连双基测试)已知直线l,m,平面α,β,γ,则下列条件能推出l∥m的是( )
A.l⊂α,m⊂β,α∥β B.α∥β,α∩γ=l,β∩γ=m
C.l∥α,m⊂α D.l⊂α,α∩β=m
解析 选项A中,直线l,m也可能异面;选项B中,根据面面平行的性质定理,可推出l∥m,B正确;选项C中,直线l,m也可能异面;选项D中,直线l,m也可能相交.故选B.
答案 B
3.(2018·长郡中学质检)如图所示的三棱柱ABC-A1B1C1中,过A1B1的平面与平面ABC交于DE,则DE与AB的位置关系是( )
A.异面 B.平行
C.相交 D.以上均有可能
解析 在三棱柱ABC-A1B1C1中,AB∥A1B1,
∵AB⊂平面ABC,A1B1⊄平面ABC,
∴A1B1∥平面ABC,∵过A1B1的平面与平面ABC交于DE.∴DE∥A1B1,∴DE∥AB.
答案 B
4.(2018·重庆六校联考)设a,b是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则α∥β的一个充分条件是( )
A.存在一条直线a,a∥α,a∥β
B.存在一条直线a,a⊂α,a∥β
C.存在两条平行直线a,b,a⊂α,b⊂β,a∥β,b∥α
D.存在两条异面直线a,b,a⊂α,b⊂β,a∥β,b∥α
解析 对于选项A,若存在一条直线a,a∥α,a∥β,则α∥β或α与β相交,若α∥β,则存在一条直线a,使得a∥α,a∥β,所以选项A的内容是α∥β的一个必要条件;同理,选项B、C的内容也是α∥β的一个必要条件而不是充分条件;对于选项D,可以通过平移把两条异面直线平移到一个平面中,成为相交直线,则有α∥β,所以选项D的内容是α∥β的一个充分条件.故选D.
答案 D
5.(2019·青岛模拟)若平面α截三棱锥所得截面为平行四边形,则该三棱锥与平面α平行的棱有( )
A.0条 B.1条
C.2条 D.1条或2条
解析 如图所示,四边形EFGH为平行四边形,则EF∥GH.
∵EF⊄平面BCD,GH⊂平面BCD,
∴EF∥平面BCD.
又∵EF⊂平面ACD,平面BCD∩平面ACD=CD,
∴EF∥CD.
又EF⊂平面EFGH,CD⊄平面EFGH.
∴CD∥平面EFGH,
同理,AB∥平面EFGH,
所以与平面α(面EFGH)平行的棱有2条.
答案 C
二、填空题
6.(2018·杭州模拟)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=________.
解析 根据题意,因为EF∥平面AB1C,所以EF∥AC.又E是AD的中点,所以F是CD的中点.因为在Rt△DEF中,DE=DF=1,故EF=.
答案
7.如图,平面α∥平面β,△ABC,△A′B′C′分别在α,β内,线段AA′,BB′,CC′共点于O,O在α,β之间,若AB=2,AC=1,∠BAC=60°,OA∶OA′=3∶2,则△A′B′C′的面积为________.
解析 相交直线AA′,BB′所在平面和两平行平面α,β相交于AB,A′B′,所以
AB∥A′B′.同理BC∥B′C′,CA∥C′A′.所以△ABC与△A′B′C′的三内角相等,所以△ABC∽△A′B′C′,==.S△ABC=×2×1×=,所以S△A′B′C′=×=×=.
答案
8.(2019·郑州调研)设m,n是两条不同的直线,α,β,γ是三个不同的平面,给出下列四个命题:
①若m⊂α,n∥α,则m∥n;
②若α∥β,β∥γ,m⊥α,则m⊥γ;
③若α∩β=n,m∥n,m∥α,则m∥β;
④若m∥α,n∥β,m∥n,则α∥β.
其中是真命题的是________(填上正确命题的序号).
解析 ①m∥n或m,n异面,故①错误;易知②正确;③m∥β或m⊂β,故③错误;④α∥β或α与β相交,故④错误.
答案 ②
三、解答题
9.(2019·武汉模拟)已知四棱锥P-ABCD的底面ABCD是平行四边形,侧面PAB⊥平面ABCD,E是棱PA的中点.
(1)求证:PC∥平面BDE;
(2)平面BDE分此棱锥为两部分,求这两部分的体积比.
(1)证明 在平行四边形ABCD中,连接AC,设AC,BD的交点为O,则O是AC的中点.
又E是PA的中点,连接EO,则EO是△PAC的中位线,所以PC∥EO,
又EO⊂平面EBD,PC⊄平面EBD,所以PC∥平面EBD.
(2)解 设三棱锥E-ABD的体积为V1,高为h,四棱锥P-ABCD的体积为V,
则三棱锥E-ABD的体积V1=×S△ABD×h,
因为E是PA的中点,所以四棱锥P-ABCD的高为2h,
所以四棱锥P-ABCD的体积V=×S四边形ABCD×2h=4×S△ABD×h=4V1,
所以(V-V1)∶V1=3∶1,
所以平面BDE分此棱锥得到的两部分的体积比为3∶1或1∶3.
10.如图,ABCD与ADEF均为平行四边形,M,N,G分别是AB,AD,EF的中点.求证:
(1)BE∥平面DMF;
(2)平面BDE∥平面MNG.
证明 (1)连接AE,则AE必过DF与GN的交点O,
连接MO,则MO为△ABE的中位线,所以BE∥MO.
又BE⊄平面DMF,MO⊂平面DMF,
所以BE∥平面DMF.
(2)因为N,G分别为平行四边形ADEF的边AD,EF的中点,所以DE∥GN,
又DE⊄平面MNG,GN⊂平面MNG,
所以DE∥平面MNG.
又M为AB的中点,
所以MN为△ABD的中位线,所以BD∥MN,
又MN⊂平面MNG,BD⊄平面MNG,
所以BD∥平面MNG,
又DE,BD⊂平面BDE,DE∩BD=D,
所以平面BDE∥平面MNG.
能力提升题组
(建议用时:20分钟)
11.(2019·石家庄模拟)过三棱柱ABC-A1B1C1的任意两条棱的中点作直线,其中与平面ABB1A1平行的直线共有( )
A.4条 B.6条
C.8条 D.12条
解析 如图,H,G,F,I是相应线段的中点,
故符合条件的直线只能出现在平面HGFI中,
有FI,FG,GH,HI,HF,GI共6条直线.
答案 B
12.已知m,n是两条不同直线,α,β是两个不同平面,则下列命题正确的是( )
A.若α,β垂直于同一平面,则α与β平行
B.若m,n平行于同一平面,则m与n平行
C.若α,β不平行,则在α内不存在与β平行的直线
D.若m,n不平行,则m与n不可能垂直于同一平面
解析 A项,α,β可能相交,故错误;B项,直线m,n的位置关系不确定,可能相交、平行或异面,故错误;C项,若m⊂α,α∩β=n,m∥n,则m∥β,故错误;D项,假设
m,n垂直于同一平面,则必有m∥n与已知m,n不平行矛盾,所以原命题正确,故D项正确.
答案 D
13.在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,O为底面ABCD的中心,P是DD1的中点,设Q是CC1上的点,则点Q满足条件________时,有平面D1BQ∥平面PAO.
解析 如图所示,设Q为CC1的中点,因为P为DD1的中点,所以QB∥PA.连接DB,因为P,O分别是DD1,DB的中点,所以D1B∥PO,又D1B⊄平面PAO,QB⊄平面PAO,PO⊂平面PAO,PA⊂平面PAO,所以D1B∥平面PAO,QB∥平面PAO,又D1B∩QB=B,所以平面D1BQ∥平面PAO.故Q为CC1的中点时,有平面D1BQ∥平面PAO.
答案 Q为CC1的中点
14.(2018·河南六市三模)已知空间几何体ABCDE中,△BCD与△CDE均是边长为2的等边三角形,△ABC是腰长为3的等腰三角形,平面CDE⊥平面BCD,平面ABC⊥平面BCD.
(1)试在平面BCD内作一条直线,使得直线上任意一点F与E的连线EF均与平面ABC平行,并给出证明;
(2)求三棱锥E-ABC的体积.
解 (1)如图所示,取DC的中点N,取BD的中点M,连接MN,则MN即为所求.
证明:连接EM,EN,取BC的中点H,连接AH,
∵△ABC是腰长为3的等腰三角形,H为BC的中点,
∴AH⊥BC,又平面ABC⊥平面BCD,平面ABC∩平面BCD=BC,AH⊂平面ABC,
∴AH⊥平面BCD,同理可证EN⊥平面BCD,
∴EN∥AH,
∵EN⊄平面ABC,AH⊂平面ABC,
∴EN∥平面ABC.
又M,N分别为BD,DC的中点,
∴MN∥BC,
∵MN⊄平面ABC,BC⊂平面ABC,
∴MN∥平面ABC.
又MN∩EN=N,MN⊂平面EMN,EN⊂平面EMN,
∴平面EMN∥平面ABC,
又EF⊂平面EMN,
∴EF∥平面ABC,
即直线MN上任意一点F与E的连线EF均与平面ABC平行.
(2)连接DH,取CH的中点G,连接NG,则NG∥DH,
由(1)可知EN∥平面ABC,
∴点E到平面ABC的距离与点N到平面ABC的距离相等,
又△BCD是边长为2的等边三角形,
∴DH⊥BC,
又平面ABC⊥平面BCD,平面ABC∩平面BCD=BC,DH⊂平面BCD,
∴DH⊥平面ABC,∴NG⊥平面ABC,
易知DH=,又N为CD中点,∴NG=,
又AC=AB=3,BC=2,
∴S△ABC=·BC·AH=×2×=2,
∴VE-ABC=VN-ABC=·S△ABC·NG=.
新高考创新预测
15.(答案不唯一型)如图所示,在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G,H分别是棱CC1,C1D1,D1D,DC的中点,N是BC的中点,点M在四边形EFGH及其内部运动,则M只需满足条件________时,就有MN∥平面B1BDD1.(注:请填上你认为正确的一个条件即可,不必考虑全部可能情况)
解析 连接HN,FH,FN,则FH∥DD1,HN∥BD,
易知平面FHN∥平面B1BDD1,只需M∈FH,则MN⊂平面FHN,∴MN∥平面B1BDD1.
答案 点M在线段FH上(或点M与点H重合)