专题8.5 直线、平面垂直的判定与性质(讲)-2019年高考数学(理)一轮复习讲练测Word版含解析
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2019年高考数学讲练测【新课标版 】【讲】第八章 立体几何
第05节 直线、平面垂直的判定与性质
【考纲解读】
考点 考纲内容 5年统计 分析预测
直线、平面垂直的判定与性质 ①理解空间直线、平面位置关系的定义,并了解可以作为推理依据的公理和定理;
②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、垂直的有关性质与判定定理;
③能运用公理、定理和已获得的结论证明一些空间位置关系的简单命题. 2014•新课标I. 19;
2015•新课标I.18;II.19;
2016•新课标I.18;II.14,19;
2017•新课标I.18.
2018•新课标I.12, 18; II.9,20;
III.19. 1.以几何体为载体,考查线线、线面、面面垂直证明.
2.利用垂直关系及垂直的性质进行适当的转化,处理综合问题.
3.在解答题中考查平行、垂直关系的证明,常以柱体、锥体为载体,难度中档偏难,是高考的热点.预计随着高考对能力要求的不断加强,今后对空间中平行、垂直关系与体积角中的探索性问题的考查会逐渐升温.
4.备考重点:
(1) 掌握相关定义、公理、定理;
(2)掌握平行关系、垂直关系的常见转换方法.
(3)证明垂直关系,利用转化思想,转化成证明线线垂直.
【知识清单】
1.直线与平面垂直的判定与性质
定义:如果一条直线和一个平面内的任何一条直线都垂直,那么称这条直线和这个平面垂直.
定理:
文字语言 图形语言 符号语言 判定定理 如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么该直线与此平面垂直.
aαbαl⊥al⊥ba∩b=A⇒l⊥α
性质定理 如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平行. a⊥αb⊥α⇒a∥b
2. 平面与平面垂直的判定与性质
定义:两个平面相交,如果所成的二面角是直二面角,就说这两个平面互相垂直.
定理:
文字语言 图形语言 符号语言
判
定
定
理 如果一个平面经过另一个平面的一条垂线,那么这两个平面互相垂直. ABβAB⊥α⇒β⊥α
性
质
定
理 如果两个平面互相垂直,那么在一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平面. α⊥βα∩β=MNABβAB⊥MN⇒AB⊥α
3. 线面、面面垂直的综合应用
1.直线与平面垂直
(1)判定直线和平面垂直的方法
①定义法.
②利用判定定理:如果一条直线与平面内的两条相交直线垂直,则这条直线与这个平面垂直.
③推论:如果在两条平行直线中,有一条垂直于平面,那么另一条直线也垂直于这个平面.
(2)直线和平面垂直的性质
①直线垂直于平面,则垂直于平面内任意直线.
②垂直于同一个平面的两条直线平行.
③垂直于同一直线的两平面平行.
2.斜线和平面所成的角
斜线和它在平面内的射影所成的锐角,叫斜线和平面所成的角. 3.平面与平面垂直
(1)平面与平面垂直的判定方法
①定义法
②利用判定定理:如果一个平面过另一个平面的一条垂线,则这两个平面互相垂直.
(2)平面与平面垂直的性质
如果两平面互相垂直,那么在一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平面.
【重点难点突破】
考点一 直线与平面垂直的判定与性质
【1-1】【山东省2018年普通高校招生(春季)】如图所示,已知正方体, 分别是上不重合的两个动点,给山下列四个结论:
①; ②平面平面;
③; ④平面平面.
其中,正确结论的序号是__________.
【答案】③④
【1-2】如图,在中,,为所在平面外一点,,则四面体中直角三角形的个数为 ( )
A. B. C. D.
【答案】D
【1-3】【2018届南宁市高三摸底】如图,在正方形中,分别是的中点,是的中点.现在沿及把这个正方形折成一个空间图形,使三点重合,重合后的点记为.下列说法错误的是__________(将符合题意的选项序号填到横线上).
①所在平面;②所在平面;③所在平面;④所在平面.
【答案】①③④
【解析】折之前,折之后也垂直,所以面,折之前均为直角,折之后三点重合,所以折之后AH,EH,FH三条直线两两垂直.所以所在平面,②对,同时可知,又所在平面,过AE不可能做两个平面与直线HF垂直,③错,如果,则有,与②中矛盾,所以④错.若所在平面,则与②中矛盾,所以①也错.选①③④.
【领悟技法】
证明线面垂直的方法:一是线面垂直的判定定理;二是利用面面垂直的性质定理;三是平行线法(若两条平行线中一条垂直于这个平面,则另一条也垂直于这个平面).解题时,注意线线、线面与面面关系的相互转化;另外,在证明线线垂直时,要注意题中隐含的垂直关系,如等腰三角形的底边上的高、中线和顶角的角平分线三线合一、矩形的内角、直径所对的圆周角、菱形的对角线互相垂直、直角三角形(或给出线段长度,经计算满足勾股定理)、直角梯形等等.
【触类旁通】
【变式1】在四棱锥PABCD中,底面ABCD是直角梯形,//ADBC,ABBC,侧面PAB底面ABCD,若PAADABkBC(01)k,则( )
A.当12k时,平面BPC平面PCD
B.当12k时,平面APD平面PCD
C.当(0,1)k,直线PA与底面ABCD都不垂直
D.(0,1)k,使直线PD与直线AC垂直
【答案】A
【变式2】【2017江苏,15】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.
【答案】(1)证明见解析;(2)见解析. 【解析】证明: (1)在平面ABD内,因为AB⊥AD,EF⊥AD,
所以EF∥AB.
又因为EF⊄平面ABC,AB⊂平面ABC,
所以EF∥平面ABC.
综合点评:(1)证明直线和平面垂直的常用方法:①判定定理;②垂直于平面的传递性(a∥b,a⊥α⇒b⊥α);③面面平行的性质(a⊥α,α∥β⇒a⊥β);④面面垂直的性质.
(2)证明线面垂直的核心是证线线垂直,而证明线线垂直则需借助线面垂直的性质.因此,判定定理与性质定理的合理转化是证明线面垂直的基本思想.
(3)线面垂直的性质,常用来证明线线垂直.
考点二 平面与平面垂直的判定与性质
【2-1】【2018届安徽省六安市第一中学适应性】已知直线、,平面、,给出下列命题:
①若,,且,则
②若,,且,则
③若,,且,则
④若,,且,则
其中正确的命题是( )
A. ②③ B. ①③ C. ①④ D. ③④
【答案】C
【解析】
①若,,且,则,正确. ,且,可得出或,又,故可得到.
②若,,且,则,不正确.
两个面平行与同一条线平行,两平面有可能相交.
③若,,且,则,不正确.
且,可得出,又,故不能得出.
④若,,且,则,正确.
且,可得出,又,故得出.
故选:C.
【2-2】【江苏省南通市2018年高考模拟】在正四棱锥中,E,F分别为棱VA,VC的中点.
(1)求证:EF∥平面ABCD;
(2)求证:平面VBD⊥平面BEF.
【答案】(1)见解析(2)见解析
【解析】
(1)因为E,F分别为棱VA,VC的中点,
所以EF∥AC,
又因为,,
所以EF∥平面ABCD.
(2)连结,交于点,连结.