高考数学专题四 第2讲 空间中的平行与垂直关系

空间几何的平行与垂直关系知识点总结空间几何是研究点、线、面等几何形体在空间中的相互关系和特性的学科。

在空间几何中，平行和垂直是两种重要的关系。

本文将总结空间几何中的平行与垂直关系的知识点。

一、平行关系平行是指两条直线或两个平面在空间中永远不会相交的关系。

平行关系在日常生活和工程建设中经常被应用到。

1. 平行关系的性质- 平行线与同一平面内的直线交线的两个内角是同位角，即两个内角之和等于180度。

- 平行线与同一平面外的直线交线的两个内角也是同位角，同位角性质适用于平行于同一平面内的两条直线。

2. 判定平行关系的方法- 平行线的判定：如果两条直线上有一点与第三条直线上的两个点重合，并且这两条直线分别与第三条直线平行，则这两条直线是平行线。

- 平行面的判定：如果两个平面上有一条直线与第三个平面上的两条直线重合，并且这两个平面分别与第三个平面平行，则这两个平面是平行面。

3. 平行线的性质- 平行线投影性质：平行于同一平面内的两条直线的等角投影相等。

- 平行线的方向性：平行线有确定的方向，可以延长或缩短，但方向不会改变。

二、垂直关系垂直是指两条直线或两个平面相交成直角的关系。

垂直关系在几何学、建筑学和物理学中都有广泛应用。

1. 垂直关系的性质- 垂直关系性质一：两个直角相等。

- 垂直关系性质二：两个互相垂直的直线或两个互相垂直的平面，其中一个与第三个垂直，则它们与第三个也是垂直关系。

- 垂直关系性质三：垂直于同一面的直线与该面的交线垂直。

2. 判定垂直关系的方法- 判定直线垂直关系的方法：如果两条直线上有一点与第三条直线上的两个点重合，并且这两条直线分别与第三条直线垂直，则这两条直线是垂直的。

- 判定面垂直关系的方法：如果两个平面上有一条直线与第三个平面上的两条直线相交成直角，并且这两个平面分别与第三个平面垂直，则这两个平面是垂直的。

三、平行和垂直关系的应用平行和垂直关系在日常生活和工程建设中具有广泛的应用。

空间几何的平行与垂直关系空间几何是研究物体的形状、大小、位置以及它们之间的关系的数学分支。

在空间几何中，平行和垂直是两个非常重要的关系。

平行指的是两条直线或两个面在空间中永远不会相交，而垂直则表示两条直线或两个面之间存在90度的夹角。

本文将详细讨论平行和垂直的概念、特点以及它们在几何推理和实际生活中的应用。

一、平行的特点和推理方法在空间几何中，平行是指两条直线或两个平面在空间中永远不会相交。

平行具有以下特点：1. 平行的直线之间的距离相等：如果两条直线平行，那么它们之间的距离将保持不变。

2. 平行的平面之间的角度相等：如果两个平面平行，那么它们之间的夹角将始终保持相等。

在几何推理中，我们可以使用平行线的性质来证明其他几何关系。

例如，如果两条直线与同一条直线的交线分别垂直，则这两条直线也是平行的。

二、垂直的定义和性质垂直是指两条直线或两个平面之间存在90度的夹角。

垂直具有以下性质：1. 垂直的直线之间相互正交：如果两条直线相互垂直，它们将彼此正交，形成90度的夹角。

2. 垂直的平面交线与平面之间的夹角为90度：当两个平面的交线与其他平面之间的夹角为90度时，我们可以说这两个平面互相垂直。

三、平行与垂直的实际应用平行和垂直的概念在实际生活中有广泛的应用。

以下是几个应用实例：1. 建筑设计：在建筑设计中，平行的概念非常重要。

例如，墙壁之间的平行关系可以决定空间的布局和设计效果。

2. 电气工程：电气工程中常用到平行和垂直的概念。

例如，电路中的导线可以平行排列，以减小电阻；电路中的电压和电流相互垂直，通过正交性来进行计算和分析。

3. 地理导航：在地理导航中，平行和经纬度之间的关系是非常重要的。

经线是平行于地球赤道的线，而纬线是平行于地球的纬度圈。

4. 视觉艺术：平行和垂直的概念在绘画、摄影和设计中发挥重要作用。

艺术家常常利用平行和垂直的线条来创造平衡和对比效果。

总结：空间几何中的平行和垂直关系是我们理解和应用物体形状、大小和位置的重要基础。

空间中的平行与垂直关系知识点总结及真题训练【知识图解】【知识梳理】一、平行1、平行公理2、构造三角形：3、构造平行四边形:4、线面平行性质：5、面面平行性质:6、线面平行判定:7、面面平行的性质：8、面面平行的判定1：9、面面平行的判定2：【典型例题】例1、正方体ABCD_A、B\GD\屮，E,F分别是的屮点，求ffi: EF〃面ABCD.变式:如图，两个全等的正方形ABCD和M3EF所在的平面相交于AB, M eAC, Nw FB 且AM = FN，求证：MN〃平面BCE.例2、如图，以垂直于矩形ABCD所在的平面，PA=AD f E、F分别是AB、PD 的中点。

(1)求证：AF〃平面PCE；*(2)求证：平面PCE丄平面PCD。

/ \\(1) 求证:BC 】//平面CAD(2) 求证：平面CAJ)丄平面AAiBiBo例3、浙江理20.(本题满分15分)如图，平面PAC 丄平面ABC, \ABCPB, AC 的中点，AC = 16, PA = PC = 10.(I) 设G 是0C 的中点，证明：FG//平面BOE ；(II) 证明：在AABO 内存在一点M ，使FM 丄平面BOE, 并求点M 到Q4, 03的距离.练习：1、(浙江卷文)(本题满分14分)如图，DC 丄平面ABC , EB//DCAC = BC = EB = 2DC = 2 , ZACB = 120 ,只Q 分别为AE.AB 的中点.（I ）证明：PQII 平面ACD ； （II ）求AD 与平面ABE Wr 成角的.正弦值.2、如图，在直三棱柱ABC-A1B1C1屮，AC=BC,点D 是AB 的屮点。

是以4C 为斜边的等腰直角三角形，匕£0分别为必,（第20（2） 求二面角B-FC!-C 的余眩值。

. Ei D L-.-.♦ E / ■<C 3、如图，在四面体ABCD 中，截而EFGH 是平行四边形•求证：AB 〃平面EFGH.安徽理（19）如图，圆锥定点为P,底面圆心为O,其母线与底而所成的角为22.5°, AB 和 CD 是底面圆0上的两条平行的弦，轴OP 与平面PCD 所成的角为60°-（1） 证明：平面PAB 与平面PCD 的交线平行于底面;（2） 求 cosZCOD4、点P 是平行四边形ABCD 所在的平面外一点，E,F 分别是PA,BD 上的点，且 PE:EA=BF ・・FD,求证：EF//面PBC.5、（山东卷理）（本小题满分12分）如图，在直四棱柱ABCD ・A]B]C]D]中，底面ABCD 为等腰梯形，AB//CD, AB=4, BC=CD=2, AA ）=2, E 、E“ F 分别是棱 AD 、AA 【、AB 的中点。

空间几何学中的平行与垂直关系空间几何学是研究空间中点、线、面等几何对象的性质和关系的数学学科。

在空间几何学中，平行和垂直是两个基本的关系，它们在我们日常生活和工作中起着重要的作用。

本文将深入探讨空间几何学中的平行与垂直关系，包括定义、性质以及应用。

一、平行关系在空间几何学中，平行是指两条直线或两个平面永远不相交的关系。

具体来说，若两条直线在同一个平面内，且这两条直线上的任意两点的连线都在这个平面内，那么这两条直线是平行的。

同样地，若两个平面没有公共点，且它们上面的任意两点的连线都在这两个平面内，那么这两个平面是平行的。

平行关系具有以下性质：1. 平行关系是对称的。

如果直线l1与l2平行，那么l2与l1也平行；如果平面P1与P2平行，那么P2与P1也平行。

2. 平行关系是传递的。

如果直线l1与l2平行，l2与l3平行，那么l1与l3也平行；如果平面P1与P2平行，P2与P3平行，那么P1与P3也平行。

3. 平行关系与直线与平面的位置无关。

即使两条直线或两个平面不在同一个平面内，只要满足平行关系的定义，它们仍然是平行的。

平行关系在实际生活和工作中有着广泛的应用。

例如，在建筑设计中，平行的墙面可以增加空间的稳定性和美观性；在交通规划中，平行的道路可以提高交通效率；在物流运输中，平行的轨道可以确保车辆的安全行驶等。

二、垂直关系在空间几何学中，垂直是指两条直线或两个平面相交成直角的关系。

具体来说，若两条直线在同一个平面内相交，且相交的角度为90度，那么这两条直线是垂直的。

同样地，若两个平面相交成直角，那么这两个平面是垂直的。

垂直关系具有以下性质：1. 垂直关系是对称的。

如果直线l1与l2垂直，那么l2与l1也垂直；如果平面P1与P2垂直，那么P2与P1也垂直。

2. 垂直关系是传递的。

如果直线l1与l2垂直，l2与l3垂直，那么l1与l3也垂直；如果平面P1与P2垂直，P2与P3垂直，那么P1与P3也垂直。

空间几何中的平行与垂直关系平行与垂直关系是空间几何中非常重要的概念，它们在解决平面或立体几何问题时经常被用到。

在本文中，我将介绍平行和垂直的定义和性质，并探讨它们在几何学中的应用。

一、平行关系在空间几何中，当两条线或两个平面没有交点且始终保持相同的距离时，我们称它们是平行的。

换句话说，平行线永远不会相交，平行面之间也永远不会相交。

我们可以使用以下方法来判断线或面是否平行：1. 如果两条线被一条平面所截，且截得的两对同位角相等，则这两条线平行。

2. 如果两个平面被一条直线所截，且截得的两对同位角相等，则这两个平面平行。

平行关系常常在解决与直线、多边形和多面体相关的问题时被应用。

比如，在建筑设计中，设计师常常需要确定两面墙是否平行，以便确保建筑结构的稳定。

在制图学中，要绘制平行线的效果，可以应用平行规或平行尺等工具辅助。

二、垂直关系与平行关系相反，垂直关系指的是两条线、两个平面或两个立体之间相互间的直角关系。

当两条线或两个平面的夹角大小为90度时，它们被认为是垂直的。

同样地，如果两个立体之间的相邻平面的交线是垂直的，则我们称这两个立体是垂直的。

判断垂直关系的方法有：1. 如果两条直线相交，并且相交的四个角中有两个角是直角，则这两条直线是垂直的。

2. 如果两个平面相交，并且相交的交线与两个平面各自的法线垂直，则这两个平面是垂直的。

垂直关系在几何学中有广泛的应用。

在建筑学中，垂直关系被用来确保墙壁与地面之间的角度为直角，以提供良好的结构支持。

在三维计算机图形学中，垂直关系可以用来进行透视变换，使得图像更加逼真。

三、平行和垂直的性质在空间几何中，平行和垂直具有一些重要性质，这些性质可以帮助我们解决几何问题。

1. 如果一条直线与两条平行线相交，则与这两条平行线的交线上的对应角是相等的。

2. 如果两条线分别与第三条线平行，则它们之间的对应角是相等的。

3. 判断两个平面是否垂直的方法之一，是计算它们的法向量之间的夹角。

空间几何中的平行与垂直关系空间几何是研究空间中点、线、面及其相关性质和关系的数学学科。

在空间几何中，平行和垂直是两个基本的关系。

本文将介绍平行和垂直的概念、性质以及它们在空间几何中的应用。

一、平行关系平行是指两条直线或两个面永远不会相交的关系。

在空间几何中，我们可以通过以下方式判断两条直线是否平行：1. 直线的斜率相等：如果两条直线的斜率相等，那么它们是平行的。

这是因为两条直线的斜率相等，意味着它们的倾斜角度相同，在空间中永远不会相交。

2. 直线的方向向量平行：如果两条直线的方向向量平行，那么它们是平行的。

我们可以通过计算两条直线的方向向量，并判断它们是否平行。

3. 直线的截距比相等：如果两条直线的截距比相等，那么它们是平行的。

我们可以通过计算两条直线的截距比，并判断它们是否相等。

平行的性质：1. 平行具有传递性：如果直线l1与直线l2平行，直线l2与直线l3平行，那么直线l1与直线l3平行。

2. 平行具有对称性：如果直线l1与直线l2平行，那么直线l2与直线l1平行。

平行的应用：1. 平行线在平面图形中的应用：平行线在平面图形中有着重要的应用，如矩形、平行四边形等。

在这些图形中，平行线的存在使得我们可以推导出图形的性质和定理。

2. 平行线在建筑设计中的应用：建筑设计中常常需要使用平行线来确定建筑物的边界、墙壁等。

二、垂直关系垂直是指两条直线或两个面之间存在直角的关系。

在空间几何中，我们可以通过以下方式判断两条直线是否垂直：1. 直线斜率之积为-1：如果两条直线的斜率之积为-1，那么它们是垂直的。

这是因为两条直线的斜率之积为-1，意味着它们相互垂直。

2. 直线的方向向量垂直：如果两条直线的方向向量垂直，那么它们是垂直的。

我们可以通过计算两条直线的方向向量，并判断它们是否垂直。

3. 直线的斜率之和为0：如果两条直线的斜率之和为0，那么它们是垂直的。

这是因为两条直线的斜率之和为0，意味着它们相互垂直。

空间几何中的平行与垂直关系在空间几何中，平行和垂直关系是两个基本的概念，它们在我们的日常生活和数学应用中扮演着重要角色。

本文将探讨空间几何中的平行和垂直关系，并介绍其定义、特性以及相关的应用。

一、平行关系在空间几何中，平行关系是指两条直线或两个平面永远不相交。

如果我们将其数学表达，可以用以下方式表示：定义1：设直线l和m都在同一个平面内，如果l和m上的任意两点A和B的连线AB与l上的另一点C所在的直线相交，那么l与m平行，记作l ∥ m。

定义2：设平面α和β，如果平面α上任意一条直线与平面β上的任意一条直线所确定的两个轴线互相平行，那么平面α和平面β平行，记作α∥β。

平行关系具有以下特性：性质1：如果两条直线平行，则它们的任意一对相交线段的比值都相等。

性质2：如果一个平面与两个平行平面相交，则它们的任意一对相交线段的比值都相等。

性质3：如果两条直线分别与一组平行直线相交，那么它们的对应角相等。

段平行、平面平行以及平面与线段平行的基本依据。

在工程学和建筑学中，平行关系用于设计和绘图中的垂直标尺、平行线、平行导板等。

此外，在计算机图形学、地理学和导航系统等领域，平行关系也扮演着重要的角色。

二、垂直关系垂直关系是指两条直线或两个平面之间的关系，其中一条直线或一个平面与另一条直线或另一个平面的法线垂直。

我们可以用以下方式表示垂直关系：定义3：设直线l和m在同一个平面内，如果l和m上的任意一对相交直线的法线互相垂直，那么l与m垂直，记作l ⊥ m。

定义4：设平面α和β，如果平面α上的任意一条直线与平面β上的任意一条直线的法线互相垂直，那么平面α和平面β垂直，记作α⊥β。

垂直关系具有以下特性：性质4：如果两条直线垂直，则它们的任意一对相交角互为直角。

性质5：如果一个直线与一个平面垂直，则该直线上的任意一条边与该平面上任意一条边所确定的两个角互为直角。

性质6：如果两个平面垂直，则它们的任意一对相交线互为直角。

空间几何中的平行与垂直关系在空间几何中，平行与垂直关系是两种重要的几何关系。

它们在解决几何问题、计算坐标和推导定理等方面起着至关重要的作用。

通过研究平行和垂直关系，我们可以更好地理解空间中的几何性质，并应用于实际问题的求解。

1. 平行关系平行关系是指两条或多条直线在空间中永远不会相交。

在平行线之间不存在任何交点，它们的方向相同或者互为反向。

为了表示平行关系，我们可以使用"//"符号，如AB // CD。

在三维空间中，平行关系的判断可以通过以下方法确定：- 斜率法：对于两条直线L1和L2，如果它们的斜率相等，则L1与L2平行。

具体计算时，我们可以求两条直线上某一点的斜率，如果斜率相等，则可以判断它们是平行的。

- 向量法：如果两条直线的方向向量是平行的，则它们是平行的。

我们可以通过求取两条直线的方向向量，然后比较它们是否平行来判断平行关系。

平行关系的性质：- 平行线具有相同的斜率。

- 平行线之间的距离是恒定的，任意两点到另一条直线的距离相等。

- 平行线与平面的交线是平行的。

2. 垂直关系垂直关系是指两条直线或直线与平面的交线之间的关系。

在垂直关系中，直线或直线段与垂直交线之间的夹角为90度。

在三维空间中，判断垂直关系的方法有：- 向量法：如果两条直线的方向向量相互垂直，则它们是垂直的。

通过计算两条直线的方向向量，然后判断它们是否相互垂直。

- 斜率法：如果两条直线的斜率的乘积为-1，则它们是垂直的。

具体计算时，我们可以求两条直线上某一点的斜率，然后计算斜率的乘积，如果结果为-1，则可以判断它们是垂直的。

垂直关系的性质：- 垂直关系是相互垂直的直线或者直线与平面之间的关系。

在直角坐标系中，垂直关系可以表示为两直线斜率的乘积为-1。

- 垂直交线之间的夹角为90度。

- 垂直关系通常用于解决与直角、垂直性质相关的问题，例如计算两直线之间的距离、垂直偏移等。

总结：在空间几何中，平行与垂直关系是两种重要的几何关系。

空间几何中的平行与垂直关系在空间几何中，平行与垂直是两种重要的关系。

它们的性质和应用广泛存在于数学、物理学、工程学等领域。

本文将介绍平行和垂直的定义、性质以及相关的定理，以帮助读者更好地理解和应用这些概念。

一、平行关系1. 定义在空间几何中，平行是指两个或多个直线或平面在同一平面内没有任何交点的特殊关系。

我们可以用符号 "∥" 表示平行关系。

例如，在平面α上有两条直线l和m，如果l ∥ m，则说明直线l和m在平面α上没有交点。

2. 性质平行的直线具有以下性质：- 平行线与同一平面内的第三条直线的相交角相等。

- 平行线与平行线之间的距离在任意两点处相等。

平行的平面具有以下性质：- 平行平面之间没有任何交点。

- 平行平面内的直线与另一平面的交线与平行平面平行。

3. 平行的判定方法判定两条直线是否平行可以采用以下方法：- 垂直判定法：如果两条线分别与同一直线的两条垂线垂直，则这两条线是平行的。

- 夹角判定法：如果两直线与另一直线的夹角相等或互补，则这两条直线是平行的。

二、垂直关系1. 定义在空间几何中，垂直是指两个直线或者平面之间的交角等于90度的特殊关系。

我们可以用符号"⊥" 表示垂直关系。

例如，在平面β上，如果一条直线l与平面β内另一条直线m垂直，则可以表示为 l ⊥ m。

2. 性质垂直关系具有以下性质：- 垂直于同一直线的两条直线平行。

- 如果两个平面相互垂直，则由这两个平面确定的直线与任一平面相交的直线垂直。

3. 垂直的判定方法判定两条直线是否垂直可以采用以下方法：- 两直线斜率之积为 -1，则这两条直线是垂直的。

- 如果两直线的斜率都不存在（即两直线都是垂直于x轴或y轴的），则这两条直线是垂直的。

三、平行与垂直之间的关系平行和垂直的关系是互补的。

具体而言，两条直线或平面如果既不平行也不垂直，则称它们为斜交。

在空间几何中，有一些重要的定理与平行和垂直关系有关。

空间几何的平行与垂直关系知识点总结在空间几何中，平行与垂直关系是非常重要的概念，它们贯穿于整个几何学习的始终。

理解和掌握这些关系对于解决空间几何问题至关重要。

下面，我们就来详细总结一下空间几何中平行与垂直关系的相关知识点。

一、线线平行1、平行线的定义在同一平面内，不相交的两条直线叫做平行线。

2、线线平行的判定定理（1）同位角相等，两直线平行。

（2）内错角相等，两直线平行。

（3）同旁内角互补，两直线平行。

3、线线平行的性质定理（1）两直线平行，同位角相等。

（2）两直线平行，内错角相等。

（3）两直线平行，同旁内角互补。

4、空间中直线平行的传递性如果两条直线都与第三条直线平行，那么这两条直线也互相平行。

二、线面平行1、线面平行的定义如果一条直线与一个平面没有公共点，那么这条直线与这个平面平行。

2、线面平行的判定定理如果平面外一条直线与此平面内的一条直线平行，那么该直线与此平面平行。

3、线面平行的性质定理如果一条直线与一个平面平行，经过这条直线的平面与这个平面相交，那么这条直线与交线平行。

三、面面平行1、面面平行的定义如果两个平面没有公共点，那么这两个平面平行。

2、面面平行的判定定理（1）如果一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面，那么这两个平面平行。

（2）如果两个平面都平行于同一条直线，那么这两个平面平行。

3、面面平行的性质定理（1）如果两个平面平行，那么其中一个平面内的直线平行于另一个平面。

（2）如果两个平行平面都和第三个平面相交，那么它们的交线平行。

四、线线垂直1、线线垂直的定义如果两条直线所成的角为直角，那么这两条直线互相垂直。

2、线线垂直的判定定理（1）如果一条直线垂直于一个平面，那么这条直线垂直于平面内的任意一条直线。

（2）如果两条平行线中的一条垂直于一条直线，那么另一条也垂直于这条直线。

五、线面垂直1、线面垂直的定义如果一条直线与一个平面内的任意一条直线都垂直，那么这条直线与这个平面垂直。

空间几何中的平行与垂直关系在空间几何中，平行与垂直是非常重要的概念和关系。

它们在数学中具有着丰富的内容和应用。

本文将介绍空间几何中平行与垂直的定义、性质以及相关定理，旨在帮助读者更好地理解和应用这些概念。

一、平行的定义与性质在空间几何中，平行线是指在同一个平面内永远不会相交的直线。

根据平行线与平面的关系，我们可以得到如下定义和性质：1. 定义一：两条直线L₁和L₂平行，记作L₁∥ L₂，当且仅当它们在同一个平面上且不相交。

2. 定义二：如果两条直线分别与第三条直线相交，在相交点两侧所成的内角互补，则这两条直线是平行的。

平行线的性质也有一些值得注意的地方：1. 性质一：通过同一点外一直线上的两个角互补，则这两条直线是平行的。

2. 性质二：如果一条直线与两条平行线相交，那么它将与这两条平行线之间的内角、外角互补。

3. 性质三：如果两条直线分别与第三条直线平行，那么这两条直线也是平行的。

二、垂直的定义与性质垂直是空间几何中另一个重要的关系，它指的是两条直线或者一个直线与一个平面之间的相互垂直关系。

下面是垂直关系的定义和性质：1. 定义一：两条直线L₁和L₂垂直，记作L₁⊥ L₂，当且仅当它们的内角互补为直角（90度）。

2. 定义二：一条直线和一个平面垂直，当且仅当它与该平面内的任意一条直线相交时，所成的内角为直角（90度）。

垂直关系也有一些性质需要了解：1. 性质一：两条互相垂直的直线在相交点两侧所成的内角是直角。

2. 性质二：如果一条直线垂直于两条相互平行的直线，那么它同时与这两条直线垂直。

3. 性质三：如果两条直线相互垂直于同一条直线，那么这两条直线平行。

三、平行与垂直的相关定理除了上述基本定义和性质之外，还存在一些关于平行与垂直的重要定理，值得进一步探讨。

1. 平行线的判定定理：如果两条直线分别与同一条直线平行，那么这两条直线也是平行的。

2. 平行线的性质定理：如果两条直线平行，并且分别与第三条直线相交，那么这两条直线分别与第三条直线的内角、外角互补。

限时规范训练(十二)(建议限时45分钟，实际用时________分钟) 解答题(本题共5小题，每小题12分，共60分)1．(2019·长春调研)如图，在四棱锥P-ABCD中，底面ABCD为矩形，平面PAD⊥平面ABCD，PA⊥PD，PA＝PD，E，F分别为AD，PB的中点．(1)求证：PE⊥BC；(2)求证：平面PAB⊥平面PCD；(3)求证：EF∥平面PCD.证明：(1)因为PA＝PD，E为AD的中点，所以PE⊥AD.因为底面ABCD为矩形，所以BC∥AD.所以PE⊥BC.(2)因为底面ABCD为矩形，所以AB⊥AD.又因为平面PAD⊥平面ABCD，平面PAD∩平面ABCD＝AD，AB⊂平面ABCD，所以AB⊥平面PAD，且PD⊂平面PAD.所以AB⊥PD.又因为PA⊥PD，且PA∩AB＝A，所以PD⊥平面PAB.又PD⊂平面PCD，所以平面PAB⊥平面PCD.(3)如图，取PC中点G，连接FG，DG.因为F，G分别为PB，PC的中点，所以FG∥BC，FG＝12BC.因为ABCD为矩形，且E为AD的中点，所以DE∥BC，DE＝12BC.所以DE∥FG，DE＝FG.所以四边形DEFG为平行四边形．所以EF ∥DG .又因为EF ⊄平面PCD ，DG ⊂平面PCD ，所以EF ∥平面PCD .2．(2019·江西八校联考)如图1，在矩形ABCD 中，AB ＝12，AD ＝6，E ，F 分别为CD ，AB 边上的点，且DE ＝3，BF ＝4，将△BCE 沿BE 折起至△PBE 的位置(如图2所示)，连接AP ，PF ，其中PF ＝2 5.(1)求证：PF ⊥平面ABED ；(2)求点A 到平面PBE 的距离．解：(1)证明：连接EF ，由翻折不变性可知，PB ＝BC ＝6，PE ＝CE ＝9，在△PBF 中，PF 2＋BF 2＝20＋16＝36＝PB 2，所以PF ⊥BF .利用勾股定理，得EF ＝62＋（12－3－4）2＝61，在△PEF 中，EF 2＋PF 2＝61＋20＝81＝PE 2，所以PF ⊥EF .又因为BF ∩EF ＝F ，BF ⊂平面ABED ，EF ⊂平面ABED ，所以PF ⊥平面ABED .(2)由(1)知PF ⊥平面ABED ，所以PF 为三棱锥P -ABE 的高．设点A 到平面PBE 的距离为h ，由等体积法得V A -PBE ＝V P -ABE ，即13×12×6×9×h ＝13×12×12×6×25，所以h ＝853，即点A 到平面PBE 的距离为853. 3．(2019·桂林模拟)如图，在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中，侧面ACC 1A 1⊥底面ABC ，四边形ACC 1A 1是边长为2的菱形，∠A 1AC ＝60°，AB ＝BC ，AB ⊥BC ，E ，F 分别为AC ，B 1C 1的中点．(1)求证：直线EF ∥平面ABB 1A 1；(2)设P ，Q 分别在侧棱AA 1，C 1C 上，且PA ＝QC 1，求平面BPQ 分棱柱所成两部分的体积比．解：(1)证明：取A 1C 1的中点G ，连接EG ，FG ，由于G ，F 分别为A 1C 1，B 1C 1的中点，所以FG ∥A 1B 1.又A 1B 1⊂平面ABB 1A 1，FG ⊄平面ABB 1A 1，所以FG ∥平面ABB 1A 1.又AE ∥A 1G 且AE ＝A 1G ，所以四边形AEGA 1是平行四边形．则EG ∥AA 1.又AA 1⊂平面ABB 1A 1，EG ⊄平面ABB 1A 1，所以EG ∥平面ABB 1A 1.又因为FG ∩EG ＝G ，所以平面EFG ∥平面ABB 1A 1.又EF ⊂平面EFG ，所以直线EF ∥平面ABB 1A 1.(2)四边形APQC 是梯形，其面积S ＝12(AP ＋CQ )AC ·sin 60°＝12×2×2×sin 60°＝ 3. 由于AB ＝BC ，E 为AC 的中点．所以BE ⊥AC .因为侧面ACC 1A 1⊥底面ABC ，所以BE ⊥平面ACC 1A 1.即BE 是四棱锥B -APQC 的高，可得BE ＝1.所以四棱锥B -APQC 的体积为V 1＝13×3×1＝33. 棱柱ABC -A 1B 1C 1的体积V ＝12×2×1×3＝ 3. 所以平面BPQ 分棱柱所成两部分的体积比为1∶2(或者2∶1)．4．(2019·昆明三模)如图，在四棱锥P -ABCD 中，底面ABCD 是平行四边形，PD ⊥平面ABCD ，AD ＝BD ＝6，AB ＝62，E 是棱PC 上的一点．(1)证明：BC ⊥平面PBD ；(2)若PA ∥平面BDE ，求PE PC 的值； (3)在(2)的条件下，三棱锥P -BDE 的体积是18，求点D 到平面PAB 的距离． 解：(1)证明：由已知条件可知AD 2＋BD 2＝AB 2，所以AD ⊥BD .因为PD ⊥平面ABCD ，所以PD ⊥AD .又PD ∩BD ＝D ，所以AD ⊥平面PBD .因为四边形ABCD 是平行四边形，所以BC ∥AD ，所以BC ⊥平面PBD .(2)如图，连接AC 交BD 于F ，连接EF ，则EF 是平面PAC 与平面BDE 的交线．因为PA ∥平面BDE ，所以PA ∥EF .因为F 是AC 的中点，所以E 是PC 的中点，所以PE PC ＝12. (3)因为PD ⊥平面ABCD ，所以PD ⊥AD ，PD ⊥BD ，由(1)(2)知点E 到平面PBD 的距离等于12BC ＝3. 因为V 三棱锥E -PBD ＝V 三棱锥P -BDE ＝18，所以13×12×PD ×BD ×3＝18，即PD ＝6. 又AD ＝BD ＝6，所以PA ＝62，PB ＝62，又AB ＝62，所以△PAB 是等边三角形，则S △PAB ＝18 3.设点D 到平面PAB 的距离为d ，因为V 三棱锥D -PAB ＝V 三棱锥P -ABD ，所以13×183×d ＝13×12×6×6×6，解得d ＝2 3. 所以点D 到平面PAB 的距离为2 3.5．(2019·福州模拟)如图，在多面体，ABCDEF 中，底面ABCD 是边长为2的正方形，四边形BDEF 是矩形，平面BDEF ⊥平面ABCD ，BF＝3，G ，H 分别是CE ，CF 的中点．(1)求证：AC ⊥平面BDEF ；(2)求证：平面BDGH ∥平面AEF ；(3)求多面体ABCDEF 的体积．解：(1)证明：因为四边形ABCD是正方形，所以AC⊥BD.又平面BDEF⊥平面ABCD，平面BDEF∩平面ABCD＝BD，所以AC⊥平面BDEF.(2)证明：在△CEF中，因为G，H分别是CE，CF的中点，所以GH∥EF.又GH⊄平面AEF，EF⊂平面AEF，所以GH∥平面AEF.设AC∩BD＝O，连接OH，如图．在△ACF中，因为O，H分别为CA，CF的中点，所以OH∥AF.因为OH⊄平面AEF，AF⊂平面AEF，所以OH∥平面AEF.因为OH∩GH＝H，OH，GH⊂平面BDGH，所以平面BDGH∥平面AEF.(3)由(1)得AC⊥平面BDEF.因为AO＝2，矩形BDEF的面积S矩形BDEF＝3×22＝62，×AO＝4.所以四棱锥A-BDEF的体积V1＝13×S矩形BDEF同理，四棱锥C-BDEF的体积V2＝4.所以多面体ABCDEF的体积V＝V1＋V2＝8.。