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.

aαbαl⊥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

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. ABβAB⊥α⇒β⊥α

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=MNABβAB⊥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.