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- 2021-05-13 发布
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【考点2:空间直线、平面的平行与垂直关系证明】
题型1:直线、平面平行的判断及性质
【典型例题】
[例1]►(1)如图,在四面体PABC中,点D,E,F,G分别是棱AP,AC,BC,PB的中点.求证:DE∥平面BCP.
►(2)(2013福建改编)如图,在四棱锥P-ABCD中,AB∥DC,
AB=6,DC=3,若M为PA的中点,求证:DM∥平面PBC.
►(3)如图,在四面体A-BCD中,F,E,H分别是棱AB,BD,AC的中点,G为DE的中点.证明:直线HG∥平面CEF.
[例2]►(1)如图,在三棱柱ABC—A1B1C1中,E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点,求证:
①B,C,H,G四点共面;
②平面EFA1∥平面BCHG.
►(2)如图E、F、G、H分别是正方体ABCD-A1B1C1D1的棱BC、CC1、C1D1、AA1的中点.求证:
①EG∥平面BB1D1D;
②平面BDF∥平面B1D1H.
【变式训练】
1.(2014·衡阳质检)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E是DD1的中点,则BD1与平面ACE的位置关系为______.
2.如图,四边形ABCD是平行四边形,点P是平面ABCD外一点,M是PC的中点,在DM上取一点G,过G和AP作平面交平面BDM于GH.
求证:AP∥GH.
3.如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,E,H分别为棱A1B1,D1C1上的点,且EH∥A1D1,过EH的平面与棱BB1,CC1相交,交点分别为F,G,求证:FG∥平面ADD1A1.
4.如图,已知ABCD-A1B1C1D1是棱长为3的正方体,点E在AA1上,点F在CC1上,G在BB1上,且AE=FC1=B1G=1,H是B1C1的中点.
(1)求证:E,B,F,D1四点共面;
(2)求证:平面A1GH∥平面BED1F.
题型2:直线、平面垂直的判断及性质
【典型例题】
[例1]►(1)如图,在四棱锥P-ABCD中, PA⊥底面ABCD,
AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,E是PC中点.
证明:①CD⊥AE; ②PD⊥平面ABE.
►(2)如图所示,在四棱锥PABCD中,AB⊥平面PAD,AB∥CD,PD=AD,E是PB的中点,F是DC上的点且
DF=AB,PH为△PAD中AD边上的高.
①证明:PH⊥平面ABCD;
②证明:EF⊥平面PAB.
[例2]►(1)[2014·辽宁文]如图所示,△ABC和△BCD所在平面互相垂直,且AB=BC=BD=2,∠ABC=∠DBC=120°,E,F,G分别为AC,DC,AD的中点.
(I)求证:EF⊥平面BCG;
(II)求三棱锥D BCG的体积.
►(2)(2012·课标全国)如图,三棱柱ABCA1B1C1中,侧棱垂直底面,∠ACB=90°,AC=BC=AA1,D是棱AA1的中点.
(I)证明:平面BDC1⊥平面BDC;
(II)平面BDC1分此棱柱为两部分,求这两部分体积的比.
►(3)(2015·大庆质检) 如图,四棱锥PABCD中,PD⊥平面ABCD,PD=DC=BC=1,AB=2,AB∥DC,∠BCD=90°.
①求证:PC⊥BC;
②求点A到平面PBC的距离.
【变式训练】
1.如图,四棱锥P—ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,点E在线段AD上,且CE∥AB.
(1)求证:CE⊥平面PAD;
(2)若PA=AB=1,AD=3,CD=,∠CDA=45°,求四棱锥P-ABCD的体积.
2.[2014·福建文]如图所示,三棱锥A BCD中,AB⊥平面BCD,CD⊥BD.
(1)求证:CD⊥平面ABD;
(2)若AB=BD=CD=1,M为AD中点,求三棱锥A MBC的体积.
3.(2015·唐山统考)如图,在三棱锥PABC中,PA=PB=AB=BC,∠PBC=90°,D为AC的中点,AB⊥PD.
(1)求证:平面PAB⊥平面ABC;
(2)如果三棱锥PBCD的体积为3,求PA.
4.[2014·课标Ⅰ文]如图,三棱柱ABC A1B1C1中,侧面BB1C1C为菱形,B1C的中点为O,且AO⊥平面BB1C1C.
(1)证明:B1C⊥AB;
(2)若AC⊥AB1,∠CBB1=60°,BC=1,求三棱柱ABC A1B1C1的高.
☆题型3:直线、平面平行与垂直关系的综合
【典型例题】
[例1]►(1)已知l,m是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列命题中真命题是 (写出序号).
①若l⊂α,m⊂α,l∥β,m∥β,则α∥β;
②若l⊂α,l∥β,α∩β=m,则l∥m;
③若α∥β,l∥α,则l∥β;
④若l⊥α,m∥l,α∥β,则m⊥β.
►(2)(2014·辽宁)已知m,n表示两条不同直线,α表示平面.下列说法正确的是( )
A.若m∥α,n∥α,则m∥n B.若m⊥α,n⊂α,则m⊥n
C.若m⊥α,m⊥n,则n∥α D.若m∥α,m⊥n,则n⊥α
►(3)(2015·江西七校联考)已知直线a和平面α,β,α∩β=l,a⊄α,a⊄β,且a在α,β内的射影分别为直线b和c,则直线b和c的位置关系是( )
A.相交或平行 B.相交或异面
C.平行或异面 D.相交、平行或异面
►(4)(2013·课标Ⅱ)已知m,n为异面直线,m⊥平面α,n⊥平面β,直线l满足l⊥m,l⊥n,l⊄α,l⊄β,则( )
A.α∥β且l∥α B.α⊥β且l⊥β
C.α与β相交,且交线垂直于l
D.α与β相交,且交线平行于l
►(5)(2016·课标Ⅱ)α,β是两个平面,m,n是两条直线,有下列四个命题:
①如果m⊥n,m⊥α,n∥β,那么α⊥β.
②如果m⊥α,n∥α,那么m⊥n.
③如果α∥β,m⊂α,那么m∥β.
④如果m∥n,α∥β,那么m与α所成的角和n与β所成的角相等.
其中正确的命题有________.(填写所有正确命题的编号)
[例2]►(1)(2014·北京)如图,在三棱柱ABCA1B1C1中,侧棱垂直于底面,AB⊥BC,AA1=AC=2,BC=1,E,F分别为A1C1,BC的中点.
(I)求证:平面ABE⊥平面B1BCC1;
(II)求证:C1F∥平面ABE;
(III)求三棱锥EABC的体积.
►(2)[2014江苏文]如图,三棱锥P ABC中,D,E,F分别为棱PC,AC,AB的中点.已知PA⊥AC,PA=6,BC=8,DF=5.
求证:(I)直线PA∥平面DEF;
(II)平面BDE⊥平面ABC.
[例3]►(1)[2014·陕西文]四面体ABCD及其三视图如图所示,平行于棱AD,BC的平面分别交四面体的棱AB,BD,DC,CA于点E,F,G,H.
(I)求四面体ABCD的体积;
(II)证明:四边形EFGH是矩形.
►(2)(2012·北京)如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,D,E分别为AC,AB的中点,点F为线段CD上的一点.将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1F⊥CD,如图2.
(I)求证:DE∥平面A1CB;
(II)求证:A1F⊥BE;
(III)线段A1B上是否存在点Q,使A1C⊥平面DEQ?说明理由.
【变式训练】
1.(2016·浙江联考)已知a,b,c为三条不同的直线,α,β是空间两个平面,且a⊂α,b⊂β,α∩β=c.给出下列命题:
①若a与b是异面直线,则c至少与a,b中的一条相交;
②若a不垂直于c,则a与b一定不垂直;
③若a∥b,则必有a∥c; ④若a⊥b,a⊥c,则必有α⊥β.
其中正确命题的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
2.(2012·四川)下列命题正确的是( )
A.若两直线和同一平面所成的角相等,则这两条直线平行
B.若一平面内有三点到另一平面的距离相等,则这两平面平行
C.若一直线平行于两相交平面,则这条直线与这两平面的交线平行
D.若两个平面都垂直于第三个平面,则这两个平面平行
3.(2015·福建)若l,m是两条不同的直线,m垂直于平面α,则“l⊥m”是“l∥α”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
4.(2016·山东济南一模)设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面.( )
A.若m⊥n,n∥α,则m⊥α B.若m∥β,β⊥α,则m⊥α
C.若m⊥β,n⊥β,n⊥α,则m⊥α D.若m⊥n,n⊥β,β⊥α,则m⊥α
5.(2016·浙江温州联考)关于直线a,b,l及平面α,β,下列命题中正确的是( )
A.若a∥α,b∥α,则a∥b B.若a∥α,b⊥a,则b⊥α
C.若a⊂α,b⊂α,且l⊥a,l⊥b,则l⊥α
D.若a⊥α,a∥β,则α⊥β
6.(2015·山东二模)设m,n是空间两条直线,α,β是空间两个平面,则下列命题中不正确的是( )
A.当n⊥α时,“n⊥β”是“α∥β”的充要条件
B.当m⊂α时,“m⊥β”是“α⊥β”的充分不必要条件
C.当m⊂α时,“n∥α”是“m∥n”的必要不充分条件
D.当m⊂α时,“n⊥α”是“m⊥n”的充分不必要条件
7.(2016·浙江)已知互相垂直的平面α,β交于直线l,若直线m,n满足m∥α,n⊥β,则( )
A.m∥l B.m∥n C.n⊥l D.m⊥n
8.(2013北京)如图,四棱锥PABCD中,AB∥CD,AB⊥AD,
CD=2AB,平面PAD⊥底面ABCD,PA⊥AD.E和F分别是CD和PC的中点.求证:
(1)PA⊥底面ABCD;
(2)BE∥平面PAD;
(3)平面BEF⊥平面PCD.
9.[2014·山东文]如图,四棱锥PABCD中,AP⊥平面PCD,
AD∥BC,AB=BC=AD,E,F分别为线段AD,PC的中点.
(1)求证:AP∥平面BEF;
(2)求证:BE⊥平面PAC.
10.(2013全国Ⅱ文)如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,D,E分别是AB,BB1的中点.
(Ⅰ)证明:BC1∥平面A1CD;
(Ⅱ)设AA1=AC=CB=2,AB=2,求三棱锥C-A1DE的体积.
11.(2013·辽宁)如图,AB是圆O的直径,PA垂直圆O所在的平面,C是圆O上的点.
(1)求证:BC⊥平面PAC;
(2)设Q为PA的中点,G为△AOC的重心,求证:QG∥平面PBC.
12.[2014·课标Ⅱ文]如图,四棱锥P ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,E为PD的中点.
(1)证明:PB∥平面AEC;
(2)设AP=1,AD=,三棱锥P ABD的体积V=,求A到平面PBC的距离.
13.(2015江苏)如图,在直三棱柱ABCA1B1C1中,已知AC⊥BC,BC=CC1.设AB1的中点为D,B1C∩BC1=E.
求证:(1)DE∥平面AA1C1C;
(2)BC1⊥AB1.
14.(2015广东文)如图,三角形PDC所在的平面与长方形ABCD所在的平面垂直,PD=PC=4,AB=6,BC=3.
(1)证明:BC∥平面PDA;
(2)证明:BC⊥PD;
(3)求点C到平面PDA的距离.
15.(2015课标Ⅱ)如图,长方体ABCDA1B1C1D1中,AB=16,
BC=10,AA1=8,点E,F分别在A1B1,D1C1上,A1E=D1F=4.过点E,F的平面α与此长方体的面相交,交线围成一个正方形.
(1)在图中画出这个正方形(不必说明画法和理由);
(2)求平面α把该长方体分成的两部分体积的比值.
16.(2015陕西)如图,直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠BAD=,
AB=BC=AD=a,E是AD的中点,O是AC与BE的交点.将△ABE沿BE折起到如图2中△A1BE的位置,得到四棱锥A1﹣BCDE.
(Ⅰ)证明:CD⊥平面A1OC;
(Ⅱ)当平面A1BE⊥平面BCDE时,四棱锥A1﹣BCDE的体积为36,求a的值.
17.(2016·课标Ⅱ文)如图,菱形ABCD的对角线AC与BD交于点O,点E,F分别在AD,CD上,AE=CF,EF交BD于点H,将△DEF沿EF折到△D′EF的位置.
(1)证明:AC⊥HD′
(2)若AB=5,AC=6,AE=,OD′=2,求五棱锥D′ABCFE的体积.
18.(2016·课标Ⅲ文)如图,四棱锥PABCD中,PA⊥底面ABCD,AD∥BC,AB=AD=AC=3,PA=BC=4,M为线段AD上一点,AM=2MD,N为PC的中点.
(1)证明MN∥平面PAB;
(2)求四面体NBCM的体积.
19.[2017全国I文]如图,在四棱锥P-ABCD中,AB//CD,且∠BAP=∠CDP=90°.
(1)证明:平面PAB⊥平面PAD;
(2)若PA=PD=AB=DC,∠ADP=90°,且四棱锥P-ABCD的体积为,求该四棱锥的侧面积.
20.[2017全国II文]如图,四棱锥P-ABCD中,侧面PAD为等边三角形且垂直于底面ABCD,AB=BC=AD, ∠BAD=∠ABC=90°.
(1)证明:直线BC∥平面PAD;
(2)若△PCD面积为2,求四棱锥P-ABCD的体积.
21.[2017全国III文]在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为棱CD的中点,则( )
A.A1E⊥DC1 B.A1E⊥BD C.A1E⊥BC1 D.A1E⊥AC
22.[2017全国III文]如图,四面体ABCD中,△ABC是正三角形,AD=CD.
(1)证明:AC⊥BD;
(2)已知△ACD是直角三角形,AB=BD.若E为棱BD上与D不重合的点,且AE⊥EC,求四面体ABCE与四面体ACDE的体积比.