3.2.2空間線面關(guān)系的判定(1)――定理與線線關(guān)系.線面垂直[教學(xué)目標(biāo)][教學(xué)重點(diǎn)]用向量方法判斷空間線面垂直關(guān)系[教學(xué)難點(diǎn)]用向量方法判斷空間線面垂直關(guān)系[教學(xué)過程]一.創(chuàng)設(shè)情景 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

如圖,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC為正三角形,M、N、G分別是棱CC1、AB、BC的中點(diǎn),且.

(Ⅰ)求證:CN∥平面AMB1

(Ⅱ)求證: B1M⊥平面AMG.

【解析】本試題主要是考查了立體幾何匯總線面的位置關(guān)系的運(yùn)用。第一問中,要證CN∥平面AMB1;,只需要確定一條直線CN∥MP,既可以得到證明

第二問中,∵CC1⊥平面ABC,∴平面CC1 B1 B⊥平面ABC,得到線線垂直,B1M⊥AG,結(jié)合線面垂直的判定定理和性質(zhì)定理,可以得證。

解:(Ⅰ)設(shè)AB1 的中點(diǎn)為P,連結(jié)NP、MP ………………1分

∵CM   ,NP   ,∴CM       NP, …………2分

∴CNPM是平行四邊形,∴CN∥MP  …………………………3分

∵CN  平面AMB1,MP奐  平面AMB1,∴CN∥平面AMB1…4分

(Ⅱ)∵CC1⊥平面ABC,∴平面CC1 B1 B⊥平面ABC,

    ∵AG⊥BC,∴AG⊥平面CC1 B1 B,∴B1M⊥AG………………6分

∵CC1⊥平面ABC,平面A1B1C1∥平面ABC,∴CC1⊥AC,CC1⊥B1 C,  

設(shè):AC=2a,則

…………………………8分

同理,…………………………………9分

∵ BB1∥CC1,∴BB1⊥平面ABC,∴BB1⊥AB,

………………………………10分

 

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如圖1,在中,,D,E分別為AC,AB的中點(diǎn),點(diǎn)F為線段CD上的一點(diǎn),將沿DE折起到的位置,使,如圖2.

(Ⅰ)求證:DE∥平面

(Ⅱ)求證:

(Ⅲ)線段上是否存在點(diǎn)Q,使?說明理由。

【解析】(1)∵DE∥BC,由線面平行的判定定理得出

(2)可以先證,得出,∵

(3)Q為的中點(diǎn),由上問,易知,取中點(diǎn)P,連接DP和QP,不難證出,,又∵

 

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在棱長(zhǎng)為的正方體中,是線段的中點(diǎn),.

(1) 求證:^

(2) 求證://平面;

(3) 求三棱錐的表面積.

【解析】本試題考查了線線垂直和線面平行的判定定理和表面積公式的運(yùn)用。第一問中,利用,得到結(jié)論,第二問中,先判定為平行四邊形,然后,可知結(jié)論成立。

第三問中,是邊長(zhǎng)為的正三角形,其面積為,

因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/2012061917121082894691/SYS201206191714422195910840_ST.files/image017.png">平面,所以,

所以是直角三角形,其面積為,

同理的面積為, 面積為.  所以三棱錐的表面積為.

解: (1)證明:根據(jù)正方體的性質(zhì),

因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/2012061917121082894691/SYS201206191714422195910840_ST.files/image028.png">,

所以,又,所以,,

所以^.               ………………4分

(2)證明:連接,因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/2012061917121082894691/SYS201206191714422195910840_ST.files/image033.png">,

所以為平行四邊形,因此

由于是線段的中點(diǎn),所以,      …………6分

因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/2012061917121082894691/SYS201206191714422195910840_ST.files/image035.png">平面,所以∥平面.   ……………8分

(3)是邊長(zhǎng)為的正三角形,其面積為,

因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/2012061917121082894691/SYS201206191714422195910840_ST.files/image017.png">平面,所以,

所以是直角三角形,其面積為,

同理的面積為,              ……………………10分

面積為.          所以三棱錐的表面積為

 

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如圖,在四棱錐中,底面ABCD是正方形,側(cè)棱底面ABCD,,E是PC的中點(diǎn),作交PB于點(diǎn)F.

(1)證明 平面;

(2)證明平面EFD;

(3)求二面角的大。

【解析】本試題主要考查了立體幾何中線面平行的判定,線面垂直的判定,以及二面角的求解的綜合運(yùn)用試題。體現(xiàn)了運(yùn)用向量求解立體幾何的代數(shù)手法的好處。

 

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如圖所示的長(zhǎng)方體中,底面是邊長(zhǎng)為的正方形,的交點(diǎn),,是線段的中點(diǎn).

(Ⅰ)求證:平面;

(Ⅱ)求證:平面;

(Ⅲ)求二面角的大小.

【解析】本試題主要考查了線面平行的判定定理和線面垂直的判定定理,以及二面角的求解的運(yùn)用。中利用,又平面,平面,∴平面,,又,∴平面. 可得證明

(3)因?yàn)椤?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/2012061921381634452104/SYS201206192139454539928006_ST.files/image021.png">為面的法向量.∵,

為平面的法向量.∴利用法向量的夾角公式,,

的夾角為,即二面角的大小為

方法一:解:(Ⅰ)建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系.連接,則點(diǎn)、

,又點(diǎn),,∴

,且不共線,∴

平面,平面,∴平面.…………………4分

(Ⅱ)∵,

,即,,

,∴平面.   ………8分

(Ⅲ)∵,,∴平面,

為面的法向量.∵,,

為平面的法向量.∴

的夾角為,即二面角的大小為

 

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