第一篇:线面平行的证明中的找线技巧
线面平行的证明中的找线技巧
1.已知直线a∥平面,直线a∥平面,平面平面=b,求证a//b.
分析: 利用公理4,寻求一条直线分别与a,b均平行,从而达到a∥b的目的.可借用已知条件中的a∥α及a∥β来实现.
证明:经过a作两个平面和,与平面和分别相交于直线c和d,∵a∥平面,a∥平面,∴a∥c,a∥d,∴c∥d,又∵d平面,c平面,∴c∥平面,又c平面,平面∩平面=b,∴c∥b,又∵a∥c,所以,a∥b.
2.已知:空间四边形ABCD中,E,F分别是AB,AD的中点,求证:EF//A平面BCD. 证明:连结BD,在ABD中,∵E,F分别是AB,AD的中点,∴EF//BD,EF平面BCD,BD平面BCD,∴EF//平面BCD.
3、已知:空间四边形ABCD中,E、F分别是AB、AD的中点.求证:EF∥平面BCD。
B
证明:连结BD,在△ABD中,∵E、F分别是AB、AD的中点 ∴ EF∥BD
B正方形ABCD与正方形ABEF所在平面相交于AB,在AE、BD上各有一点P、Q,且AP=DQ.求证:PQ∥面BCE.又 EF平面BCD,BD平面BCD,∴EF∥平面BCD(直线和平面平行判定定理)
A
F
D
C
证法一:如图9-3-4(1),作PM∥AB交BE于M,作QN∥AB交BC于N,连接MN,因为面ABCD∩面ABEF=AB,则AE=DB.又∵AP=DQ,∴PE=QB.又∵PM∥AB∥QN, ∴
PMAB
PEAE,QNDC
BQBD
.∴
PMAB
QNDC
.∴即四边形PMNQ为平行四边形.∴PQ∥MN.又∵MN面BCE,PQ面BCE,∴PQ∥面BCE.证法二:如图9-3-4(2),连结AQ并延长交BC或BC的延长线于点K,连结EK.∵AD∥BC,∴
DQQB
AQQK
.又∵正方形ABCD与正方形ABEF有公共边AB,且AP=DQ,∴
AQQK
APPE
.则PQ∥EK.∴EK面BCE,PQ面BCE.∴PQ∥面BCE.点拨:证明直线和平面平行的方法有:①利用定义采用反证法;②判定定理;③利用面面平行,证线面平行.其中主要方法是②、③两法,在使用判定定理时关键是确定出面内的与面外直线平行的直线.5 已知:如图9-3-6,面α1∩面α2=b,a∥面α1,a∥面α
2.求证:a∥b.证法一:过直线a作两个平面β1和β2,使得平面β1∩平面β1=c,面β2∩面α2=d.∵a∥面α1,a∥面α2,∴a∥c,a∥d.∴c∥d.∵d面α2,c面α2.∴c∥面α2.又∵c面α1,面α1∩面α2=b,∴c∥b.∴a∥b.证法二:经过a作一平面π,使得平面π∩面α1=k,面π∩面α2=l.∵a∥面α1,a∥面α2, ∴a∥k,a∥l,则k∥l∥a.∵三个平面α
1、α
2、π两两相交,交线分别为k、l、b且k∥l,∴k∥l∥b,则a∥b.证法三:在b上任取一点A,过A和直线a作平面和平面α1相交于l1,和平面α2相交于直线l2.∵a∥面α1,a∥面α2, ∴a∥l1,a∥l2.∵过一点只能作一条直线与另一直线平行,∴l1与l2重合.又∵l1面α1,l2面α2,∴l1与l2重合于b.∴a∥b.点拨:证明直线与直线平行,有下列方法:(1)若a,b面α,则a∥b;(2)若α∩β=a,β∩γ=b,γ∩α=c且a∥b∥c;(3)若a∥b,b∥c,则a∥c;(4)若a∥α;aβ,α∩β=b,则a∥b.6.P是平行四边形ABCD所在平面外一点,Q是PA的中点.求证:PC∥面BDQ..证明:如答图9-3-2,连结AC交BD于点O.∵ABCD是平行四边形,∴AO=OC.连结OQ,则OQ在平面BDQ内,且OQ是△APC的中位线,∴PC∥OQ.∵PC在平面BDQ外,∴PC∥平面BDQ.7.在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,设M、N、E、F分别是棱A1B1、A1D1、C1D1、B1C1的中点.求证:(1)E、F、B、D
四点共面;(2)面AMN∥面EFBD..证明:(1)分别连结B1D1、ED、FB,如答图9-3-3,则由正方体性质得 B1D1∥BD.∵E、F分别是D1C1和B1C1的中点,∴∴121
2B1D1.BD.∴E、F、B、D对共面.(2)连结A1C1交MN于P点,交EF于点Q,连结AC交BD于点O,分别连结PA、QO.∵M、N为A1B1、A1D1的中点,∴MN∥EF,EF面EFBD.∴MN∥面EFBD.∵O,∴四边形PAOQ为平行四边形.∴PA∥OQ.而OQ平面EFBD,∴PA∥面EFBD.且PA∩MN=P,PA、MN面AMN,∴平面AMN∥平面EFBD.//
S72S。
证明:
GDGHGAC//BD
EACFBD
HEHAHAE//BF
ACBD
GAGB
9
21AE∥BF
BFAE
HBHA
1628
AC∥BD
SAECSBFD
212
ACAEsinA
BFBDsinB
37374
4∴ SBFD96正方形ABCD交正方形ABEF于AB(如图所示)M、N在对角线AC、FB上且AM= FN。求证:MN //平面BCE
证:过N作NP//AB交BE于P,过M作MQ//AB交BC于Q
CM
QM
BN
NPEF
AC
ABBF
NPMQ
又 ∵
NP//AB//MQMQPN
MN//面BCE
PQ面BCE
PE
CF
FA求证:EF//面PCD
CF
HFFB
MN//PQ
10.P为ABCD所在平面外一点,EPB,FAC,且EB
.证:连BF交CD于H,连PHAB//CD∴ ABF∽CFH∴ FA
PE
CFFA
HFFB
在BPH中EB
EF//PH
EF面PCDPHPCD∴ 11已知:平面α∩平面β=a求证:a、b、c证明:∵α∩β=a,β∩∴a、bβ
∴a、b相交或a∥b.(1)a、b相交时,不妨设a∩b=P,即P∈a,P∈b 而a、bβ,aα
∴P∈β,P∈α,故P为α和β的公共点 又∵α∩γ=c
由公理2知P∈c
∴a、b、c都经过点P,即a、b、c三线共点.(2)当a∥b时
∵α∩γ=c且aα,aγ ∴a∥c且a∥b ∴a∥b∥c
故a、b、c两两平行.12如图,正方体ABCD—A1B1C1D1中,E在AB1上,F在BD上,且B1E=BF.求证:EF∥平面BB1C1C.证法一:连AF延长交BC于M,连结B1M.∵AD∥BC ∴△AFD∽△MFB ∴
AFFM
DFBF
又∵BD=B1A,B1E=BF ∴DF=AE ∴
AFFM
AEB1E
∴EF∥B1M,B1M平面BB1C1C ∴EF∥平面BB1C1C.证法二:作FH∥AD交AB于H,连结HE ∵AD∥BC
∴FH∥BC,BCBB1C1C ∴FH∥平面BB1C1C 由FH∥AD可得
BFBD
BHBA
又BF=B1E,BD=AB1 ∴
B1EAB1
BHBA
∴EH∥B1B,B1B平面BB1C1C ∴EH∥平面BB1C1C,EH∩FH=H
∴平面FHE∥平面BB1C1C EF平面FHE
∴EF∥平面BB1C1C
说明:证法一用了证线面平行,先证线线平行.证法二则是证线面平行,先证面面平行,然后说明直线在其中一个平面内.∴△END的面积为
nm
(m+p)2平方单位.13如图,在正方体ABCD—A1B1C1D1中,点N在BD上,点M在B1C上,并且CM=DN.求证:MN∥平面AA1B1B.分析一:本题是把证“线面平行”转化为证“线线平行”,即在平面ABB1A1内找一条直线与MN平行,除上面的证法外,还可以连CN并延长交直线BA于点P,连B1P,就是所找直线,然后再设法证明MN∥B1P.分析二:要证“线面平行”也可转化为证“面面平行”,因此,本题也可设法过MN作一个平面,使此平面与平面ABB1A1平行,从而证得MN∥平面ABB1A1.(本题证明请读者自己完成,本题中对转化思想的考查值得我们认真思考.)
第二篇:线面垂直的证明中的找线技巧
线面垂直的证明中的找线技巧
通过计算,运用勾股定理寻求线线垂直
M为CC1 的中点,AC交BD于点O,求证:1如图1,在正方体ABCDA1BC11D1中,AO平面MBD.
1A1M,∵DB⊥A1A,DB⊥AC,A1AACA,∴DB⊥平面A平面A1ACC1 ∴DB⊥AO1ACC1,而AO1.1
32322
2设正方体棱长为a,则A1Oa,MOa.
2492222
AMa.∵AO在Rt△AC中,∴AOMOMMO2AM111111
4∩DB=O,∴ AO1⊥平面MBD.
证明:连结MO,
. ∵OM
评注:在证明垂直关系时,有时可以利用棱长、角度大小等数据,通过计算来证明.
利用面面垂直寻求线面垂直
2如图2,P是△ABC所在平面外的一点,且PA⊥平面ABC,平面PAC⊥平面PBC.求证:BC⊥平面PAC.
证明:在平面PAC内作AD⊥PC交PC于D.
因为平面PAC⊥平面PBC,且两平面交于PC,AD平面PAC,且AD⊥PC,由面面垂直的性质,得AD⊥平面PBC.又∵BC平面PBC,∴
AD⊥
BC.
∵PA⊥平面ABC,BC平面ABC,∴PA⊥BC.∵AD∩PA=A,∴BC⊥平面PAC.
(另外还可证BC分别与相交直线AD,AC垂直,从而得到BC⊥平面PAC).
评注:已知条件是线面垂直和面面垂直,要证明两条直线垂直,应将两条直线中的一条纳入一个平面中,使另一条直线与该平面垂直,即从线面垂直得到线线垂直.在空间图形中,高一级的垂直关系中蕴含着低一级的垂直关系,通过本题可以看到,面面垂直线面垂直线线垂直.
判定性质
判定性质
线面垂直面面垂直.这三者一般来说,线线垂直或面面垂直都可转化为线面垂直来分析解决,其关系为:线线垂直
之间的关系非常密切,可以互相转化,从前面推出后面是判定定理,而从后面推出前面是性质定理.同学们应当学会灵活应用这些定理证明
问题.下面举例说明.
3如图1所示,ABCD为正方形,SA⊥平面ABCD,过
A且垂直于SC的平面分别交SB,SC,SD于E,F,G.求证:AESB,AGSD.
证明:∵SA
平面ABCD,∴SABC.∵ABBC,∴BC平面SAB.又∵AE平面SAB,∴BCAEAE平面SBC.∴AESB.同理可证AGSD.
.∵SC平面AEFG,∴SCAE
.∴
评注:本题欲证线线垂直,可转化为证线面垂直,在线线垂直与线面垂直的转化中,平面起到了关键作用,同学们应多注意考虑线和线所在平面的特征,从而顺利实现证明所需要的转化. 4 如图2,在三棱锥A-BCD中,BC=AC,AD=BD,作BE⊥CD,E为垂足,作AH⊥BE于H.求证:AH⊥平面BCD.证明:取AB的中点F,连结CF,DF.∵AC
∵
BC,∴CFAB.
ADBD,∴DFAB.
又CFDFF,∴AB平面CDF.
∵CD
平面CDF,∴CDAB.
又CDBE,BEABB,∴CD平面ABE,CDAH.
∵AHCD,AHBE,CDBEE,∴ AH平面BCD.
评注:本题在运用判定定理证明线面垂直时,将问题转化为证明线线垂直;而证明线线垂直时,又转化为证明线面垂直.如此反复,直到证得结论.
5如图3,PBC. ∵PA
AB是圆O的直径,C是圆周上一点,PA平面ABC.若AE⊥PC,E为垂足,F是PB上任意一点,求证:平面AEF⊥平面
证明:∵AB是圆O的直径,∴AC∴PA
BC.
平面ABC,BC平面ABC,BC.∴BC平面APC.
∵BC平面PBC,∴平面APC⊥平面PBC.
∵AE⊥PC,平面APC∩平面PBC=PC,∴AE⊥平面PBC.
∵AE平面AEF,∴平面AEF⊥平面PBC.
评注:证明两个平面垂直时,一般可先从现有的直线中寻找平面的垂线,已知条件出发寻找线线垂直的关系.
6.空间四边形ABCD中,若AB⊥CD,BC⊥AD,求证:AC⊥BD
即证线面垂直,而证线面垂直则需从
D证明:过A作AO⊥平面BCD于O
ABCD,CDBO 同理BC⊥DO∴O为△ABC的垂心7.证明:在正方体ABCD-A1B1C1D1中,A1C⊥平面BC1D
于是BDCOBDAC
A
C
证明:连结AC
BDAC
AC为A1C在平面AC上的射影
BDA1C
A1C平面BC1D
同理可证A1CBC1
8.如图,PA平面ABCD,ABCD是矩形,M、N分别是AB、PC的中点,求证:MNAB
C
EN//
.证:取PD中点E,则
DC
2C
EN
AE/
//AM
/MN
9如图在ΔABC中,AD⊥BC,ED=2AE,过E作FG∥BC,且将ΔAFG沿FG折起,使∠A'ED=60°,求证:A'E⊥平面A'BC
分析:
A'C
弄清折叠前后,图形中各元素之间的数量关系和位置关系。
D
解: G∵FG∥BC,AD⊥BC
∴A'E⊥FG EAB∴A'E⊥BC
F设A'E=a,则ED=2a
由余弦定理得:
222
A'D=A'E+ED-2•A'E•EDcos60°
=3a
222
∴ED=A'D+A'E∴A'D⊥A'E
∴A'E⊥平面A'BC
10如图, 在空间四边形SABC中, SA平面ABC, ABC = 90, ANSB于N, AMSC于M。求证: ①ANBC;②SC平面ANM 分析:
①要证ANBC, 转证, BC平面SAB。
②要证SC平面ANM, 转证, SC垂直于平面ANM内的两条相交直线, 即证SCAM, SCAN。要证SCAN, 转证AN平面SBC, 就可以了。证明:
①∵SA平面ABC∴SABC又∵BCAB, 且ABSA = A∴BC平面SAB∵AN平面SAB∴ANBC②∵ANBC, ANSB, 且SBBC = B∴AN平面SBC∵SCC平面SBC∴ANSC又∵AMSC, 且AMAN = A∴SC平面ANM
11已知如图,P平面ABC,PA=PB=PC,∠APB=∠APC=60°,∠BPC=90 °求证:平面ABC⊥平面PBC 分析:要证明面面垂直,只要在其呈平面内找一条线,然后证明直线与另一平面垂直即可。显然BC中点D,证明AD垂直平PBC即可 证明:取BC中点D连结AD、PD∵PA=PB;∠APB=60°∴ΔPAB为正三角形
同理ΔPAC为正三角形设PA=a在RTΔBPC中,PB=PC=a
BC=
CDAE
又CDAD
CD平面PADCD//ABMNAB
PA平面AC
AE平面PADAE//MN
2a∴PD=
a在ΔABC中AD=
AB2BD2
=
222
a∵AD+PD=aa22
=a=AP∴ΔAPD为直角三角形即AD⊥DP又∵AD⊥BC
∴AD⊥平面PBC
∴平面ABC⊥平面PBC 12.如图,直角BAC在证:如图所示,AABAC为射影
AA//BB
AB
面AACAAAB
AB13 以ABAB
ABAB//AB
ABAAAB//
直。
解:
PABCAB面AEF
第三篇:线线、线面平行垂直的证明
空间线面、面面平行垂直的证明
12.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为AB、BC的中点,(Ⅰ)求证:EF//面A1C1B。(Ⅱ)B1D⊥面A1C1B。
D'
3.如图,在正方形ABCDA'B'C'D',A'(1)求证:A'B//平面ACD';
(2)求证:平面ACD'平面DD'B。
A
4.如图,已知△ABC是正三角形,EA、CD都垂直于平面ABC,且EA=AB=2a,DC=a,F是BE的中点,求证:(1)FD∥平面ABC;(2)AF⊥平面EDB.C'
C
B
5.如图,在正方体ABCDA1B1C1D1中,O是AC和BD的交点.求证:(Ⅰ)OC1∥平面AB1D1;(Ⅱ)平面ACC1平面AB1D1.
DA
C1
C
(5题图)
6.如图,长方体ABCDA1B1C1D1中,ABAD1,AA12,点P为
DD1的中点。
(1)求三棱锥DPAC的体积;(2)求证:直线BD1∥平面PAC;(3)求证:直线PB1平面PAC.C1
D1
B1
A1
P
DC
B
A
7.如图,在四棱锥PABCD,底面ABCD是正方形,侧棱
PD底面ABCD,PDDC,E是PC的中点,作EFPB于点F。
(1)证明:PA//平面EDB;(2)证明:DEBC
(3)证明:PB平面EFD。
8.ABCDA1B1C1D1是长方体,底面ABCD是边长为1的正方形,侧棱
A
AA12,E是侧棱BB1的中点.(Ⅰ)求证:AE平面A1D1E;
(Ⅱ)求三棱锥AC1D1E的体积.
第四篇:证明线面平行
证明线面平行
一,面外一条线与面内一条线平行,或两面有交线强调面外与面内
二,面外一直线上不同两点到面的距离相等,强调面外
三,证明线面无交点
四,反证法(线与面相交,再推翻)
五,空间向量法,证明线一平行向量与面内一向量(x1x2-y1y2=0)
【直线与平面平行的判定】
定理:平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行。
【判断直线与平面平行的方法】
(1)利用定义:证明直线与平面无公共点;
(2)利用判定定理:从直线与直线平行得到直线与平面平行;
(3)利用面面平行的性质:两个平面平行,则一个平面内的直线必平行于另一个平面
线面平行
【直线与平面平行的判定】
定理:平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行。
【判断直线与平面平行的方法】
(1)利用定义:证明直线与平面无公共点;
(2)利用判定定理:从直线与直线平行得到直线与平面平行;
(3)利用面面平行的性质:两个平面平行,则一个平面内的直线必平行于另一个平面。
【平面与直线平行的性质】
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。
此定理揭示了直线与平面平行中蕴含着直线与直线平行。通过直线与平面平行可得到直线与直线平行。这给出了一种作平行线的重要方法。
注意:直线与平面平行,不代表与这个平面所有的直线都平行,但直线与平面垂直,那么这条直线与这个平面内的所有直线都垂直。
本题就用到一个关键概念:重心三分中线
设E为BD的中点,连接AE,CE
则M在AE上,且有AM=2ME
N在CE上,且有CN=2NE
在三角形ACE中,因为,EM:EA=1:3
EN:EC=1:3
所以,MN//AC
AC属于平面ACD,MN不在平面ACD内,即无公共点
所以,MN//平面ACD
本题就用到一个关键概念:重心三分中线
设E为BD的中点,连接AE,CE
则M在AE上,且有AM=2ME
N在CE上,且有CN=2NE
在三角形ACE中,因为,EM:EA=1:3
EN:EC=1:3
所以,MN//AC
AC属于平面ACD,MN不在平面ACD内,即无公共点
所以,MN//平面ACD
第五篇:线面平行证明
线面平行证明“三板斧”
第一斧:从结论出发,假定线面平行成立,利用线面平行的性质,在平面
内找到与已知直线的平行线。
例1:如图正方体ABCDA1B1C1D1中,E为DD1的中点,试判断BD1与平面AEC的位置关系,并说明理由。
练习:
如图,已知四棱锥PABCD的底面ABCD的底面ABCD是菱形,点F为PC中点,求证:PA//平面BFD
第二斧:以平面外的直线作平行四边形
D
例2:如图,正方体ABCDA1B1C1D1,E为A1B1上任意一点,求证:AE//平面DC
1练习:
如图,已知三棱柱ABCA1B1C1中,E为B1C1的中点,F为AA1的中点,求证:
A1E//平面B1CF
第三斧:选证明面面平行,再由线平行的定义过度到线面平行。
例3:如图,四棱锥PABCD,底面ABCD为正方形,E,F,G分别为PC,PD,BC的中点,求证:PA//平面EFG
练习:如图,在直三棱柱(侧棱与底面垂直的三棱柱)D为BC的中点,求证:
AC1//平面AB1D
B
C
总结:线面平行证明的三种方法中,多数题目其实都可以用第一、二种方法得到解决,因此前二种方法是首先。第三种方法虽然证明过程长,但其思路是很固定的,实践过程中更容易为同学们所掌握。一个题目可能有几种证法,同学们练习时可以三种方法都去试一试,看看有几种办法可以解决。在熟悉以后,解题过程中可按照招式一、二、三的顺序依次去思考。
1.如图,在四棱锥PABCD中,ABCD是平行四边形,M,N分别是AB,PC的中点.
求证:MN//平面PAD.
2.如图,在正四棱锥PABCD中,PAABa,点E在棱PC上. 问点E在何处时,PA//平面EBD,并加以证明.P
E
C
A
B
3.如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中, D为AC的中点,求证:AB1//平面BC1D;
AA
D
C
B1
C1
4.在四面体ABCD中,M,N分别是面△ACD,△BCD的重心,则四面体的四个面中与MN平行的是________.5.如下图所示,四个正方体中,A,B为正方体的两个顶点,M,N,P分别为其所在棱的中点,能得到AB//面MNP的图形的序号的是
①②③④
6.如图,正三棱柱ABCA1B1C1的底面边长是2,3,D是AC的中点.求证:B1C//平面A1BD.A
7.a,b是两条异面直线,A是不在a,b上的点,则下列结论成立的是
A.过A有且只有一个平面平行于a,bB.过A至少有一个平面平行于a,b
C.过A有无数个平面平行于a,bD.过A且平行a,b的平面可能不存在8.设平面∥β,A,C∈,B,D∈β,直线AB与CD交于S,若AS=18,BS=9,CD=34,则CS=_____________.9.如下图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别为棱AB,CC1的中点,在平面ADD1A1内且与平面D1EF平行的直线()
A.不存在B.有1条C.有2条D.有无数条
10.如图所示:设P
上的点,AMDN且MBNP
11.求证:MN//平面PBC如图所示,在棱长为a的正方体ABCDA1B1C1D1中,E,F,P,Q分别是BC,C1D1,AD1,BD的中点.
(1)求证:PQ//平面DCC1D1(2)求PQ的长.
(3)求证:EF//平面BB1D1D.