立体几何大题-线面平行与垂直的证明题

.高二文科数学立体几何平行与垂直局部练习题1．如图，在正方体ABCD A1B1C1D1中，E是AA1的中点.〔1〕求证：A1C//平面BDE；(2)求证：平面A1AC 平面BDE；(3)求直线BE与平面A1AC所成角的正弦值.2．如图，正方体ABCD－A1B1C1D1中，侧面对角线AB1，BC1上分别有两点E，F，且B1E＝C1F.求证：EF∥平面ABCD.3．如图，四棱锥P ABCD中，底面ABCD为矩形，PA平面ABCD，E是PD 的中点．〔1〕证明：PB//平面AEC；〔2〕设AP1,AD3，三棱锥P3，求A到平面PBC的距离．ABD的体积V4..PEA DB C4．如图，四边形ABCD是矩形，PA⊥平面ABCD，M,N分别是AB,PC的中点.(1)求证：MN∥平面PAD；(2)求证：MN⊥DC；PNCDA M B5．四棱锥PABCD的底面为直角梯形，AB//DC，DAB90,PA底面ABCD，且PA ADDC1，AB2，M是PB的中点．1〕求证：CMP面PAD；2〕证明：面PAD面PCD；3〕求AC与PB所成的角的余弦值；〔4〕求棱锥M PAC的体积。

6．四棱锥P-ABCD，底面ABCD为矩形，侧棱PA⊥平面ABCD，此中BC=2AB=2PA=6，M、N为侧棱PC上的两个三平分点..P NA DMBC1〕求证：AN ∥平面MBD;2〕求异面直线AN 与PD 所成角的余弦值;3〕求二面角M-BD-C 的余弦值.7．如图，ABCD 是正方形，O 是正方形的中心， P O底面ABCD ，E 是PC 的中点。

求证：〔1〕PA ∥平面BDE 2〕平面PAC 平面BDE8．在四棱锥P ABCD 中，底面ABCD 为矩形，PD底面ABCD ，AB1，BC2，PD3，G 、F 分别为AP 、CD 的中点．(1) 求证：FG//平面BCP ；(2) 求证： AD PC ；PG DF CA B9．如图，在侧棱垂直于底面的三棱柱 ABC A 1B 1C 1中，AC3，AB 5，BC 4，..AA14，点D是AB的中点.C1B1A1CBDA1〕求证：ACBC1；2〕求证：AC1//平面CDB13〕求三棱锥A1B1CD的体积.10．如图，在斜三棱柱ABC A1B1C1中，侧面AA1B1B底面ABC，BAA1600，AA12，底面ABC是边长为2的正三角形，其重心为G点，E是线段BC1上一点，且BE 1BC1．3A1B1C1EABGC1〕求证：GE//侧面AA1B1B；〔2〕求证：AB A1C．11．如图，在正三棱柱ABC－A1B1C1中，点D为棱AB的中点，BC＝1，AA1＝ 3.(1)求证：BC1∥平面A1CD；(2)求三棱锥D－A1B1C的体积...12．直三棱柱ABC－A′B′C′，∠BAC＝90°，AB＝AC＝2，AA′＝1，点M，N分别为A′B和B′C′的中点．(1)证明：MN∥平面A′ACC′；1(2)求三棱锥A′－MNC的体积．(锥体体积公式V＝Sh，此中S为底面面积，h为高)313．如图，在直三棱柱ABCA1B1C1中，AB AC5，BB1BC6，D、E分别为AA1和B1C的中点.1〕求证：DE//平面ABC；〔5分〕2〕求三棱锥EBCD的体积.〔7分14．△ABC是边长为l的等边三角形，D、E分别是AB、AC边上的点，AD=AE，F是BC的中点，AF与DE交于点G，将△ABF沿AF折起，获得三棱锥A－BCF，此中BC2．2(1)证明：DE∥平面BCF；(2)证明：CF⊥平面ABF；(3)当AD 2F－DEG的体积V．时，求三棱锥3..15．〔本小题总分值12分〕如图，四棱锥P ABCD中,AP⊥平面PCD,AD∥BC，AB BC 1AD,E,F分别为2线段AD,PC的中点.1〕求证：AP∥平面BEF;2〕求证：BE⊥平面PAC16．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和CF的中点．〔Ⅰ〕求证：AF//平面BDGH；〔Ⅱ〕求VEBFH17．如图1，直角梯形ABCD中，AB//CD,BAD 900，AB AD 2，CD4，点E为线段AB上异于A,B的点，且EF//AD，沿EF将面EBCF折起，使平面EBCF..平面AEFD，如图2.〔1〕求证：AB//平面DFC；〔2〕当三棱锥F ABE体积最大时，求整个几何体的体积。

空间中的平行与垂直例题和知识点总结在立体几何的学习中，空间中的平行与垂直关系是非常重要的内容。

理解和掌握这些关系，对于解决相关的几何问题具有关键作用。

下面我们通过一些例题来深入探讨，并对相关知识点进行总结。

一、平行关系（一）线线平行1、定义：如果两条直线在同一平面内没有公共点，则这两条直线平行。

2、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。

例 1：在正方体 ABCD A₁B₁C₁D₁中，E，F 分别是 AB，BC 的中点，求证：EF∥A₁C₁。

证明：连接 AC，因为 E，F 分别是 AB，BC 的中点，所以 EF∥AC。

又因为正方体中，AC∥A₁C₁，所以 EF∥A₁C₁。

（二）线面平行1、定义：如果一条直线与一个平面没有公共点，则称这条直线与这个平面平行。

2、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。

例 2：已知四棱锥 P ABCD 的底面是平行四边形，M 是 PC 的中点，求证：PA∥平面 MBD。

证明：连接 AC 交 BD 于 O，连接 MO。

因为四边形 ABCD 是平行四边形，所以 O 是 AC 的中点。

又因为 M 是 PC 的中点，所以MO∥PA。

因为 MO⊂平面 MBD，PA⊄平面 MBD，所以 PA∥平面MBD。

（三）面面平行1、定义：如果两个平面没有公共点，则称这两个平面平行。

2、判定定理：一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行，则这两个平面平行。

例 3：在正方体 ABCD A₁B₁C₁D₁中，求证：平面 A₁BD∥平面 B₁D₁C。

证明：因为 A₁B∥D₁C，A₁D∥B₁C，且 A₁B 和 A₁D 是平面A₁BD 内的两条相交直线，D₁C 和 B₁C 是平面 B₁D₁C 内的两条相交直线，所以平面 A₁BD∥平面 B₁D₁C。

二、垂直关系（一）线线垂直1、定义：如果两条直线所成的角为 90°，则这两条直线垂直。

第十一讲立体几何（一）平行与垂直【内容要点】垂直与平行是高考的重点内容之一，考查内容灵活多样.本节主要帮助考生深刻理解线面平行与垂直、面面平行与垂直的判定与性质，并能利用它们解决一些问题.直线与平面是立体几何的核心内容，主要包括：三条公理、三个推论、三线平行公理（公理4）、三垂线定理及其逆定理、三种位置关系（直线与直线、直线与平面、平面与平面）。

其中“平行问题”与“垂直问题”是两类重要的证明问题。

【例题剖析】例1. 如图，已知平面α∥β∥γ，A，C∈α，B，D∈γ，异面直线AB和CD分别与β交于E和G，连结AD和BC分别交β于F，H．(2)判断四边形EFGH是哪一类四边形；(3)若AC=BD=a，求四边形EFGH的周长．需经过分别与AB(或CD)共面的直线(例如AD)进行过渡，再利用平面几何知识达到论证的目标。

(2)在(1)的基础上，不难判断EFGH四边形的类型。

(3)利用(1)、(2)的结果再进一步进行探索。

解：(1)由AB，AD确定的平面，与平行平面β和γ的交线分别为(2)面CBD分别交β，γ于HG和BD．由于β∥γ，所以HG∥BD．同理EH∥AC．故EFGH为平行四边形。

评述此问题的最终解决都是利用平面几何的有关知识进行的，这里利用了辅助平面ABD和ADC是关键所在，本题也是利用线面、面面、线线平行的互相转化这一基本思想得到最后结果的．例2. 正方形ABCD和正方形ABEF所在平面互相垂直，点M，N分别在对角线AC和BF上，且AM=FN 求证：MN∥平面BEC分析：证线面平行⇐线线平行，需找出面BEC中与MN平行的直线。

证明（一）：作NK∥AB交BE于K，作MH∥AB交BC于H∴MH∥NK∵ABCD与ABEF是两个有公共边AB的正方形∴它们是全等正方形∵AM=FN ∴CM=BN又∠HCM=∠KBN，∠HMC=∠KNB∴△HCM≌△KBN ∴MH=NK∴MHKN是平行四边形∴MN∥HK∵HK⊂平面BEC MN⊄平面BEC∴MN∥平面BEC证明（二）：分析：利用面面平行⇒线面平行过N作NP∥BE，连MP，∵NP∥AF∴FN/FB=AP/AB∵AM=FN，AC=BF∴FN/FB=AM/AC ∴AP/AB=AM/AC∴MP∥BC ∴平面MNP∥平面BCE∴MN∥平面BCE解题中经常需要作互相平行的直线，为了使作直线的位置符合要求，构造成平行四边形，利用平行四边形对边这一关系是作平行线的依据之一。

二、 立体几何中的向量方法
——证明平行与垂直
例1 四棱锥P-ABCD中，底面ABCD是正方 形, PD⊥底面ABCD，PD=DC=6, E是PB的
中点，DF:FB=CG:GP=1:2 . 求证：AE//FG. 证 ：如图所示, 建立 Z E(3,3,3), 空间直角坐标系. A(6,0,0), P
F(2,2,0),
G(0,4,2),
几何法呢？
AE =(-3, 3, 3), FG =(-2, 2, 2)
3 AE = FG AE // FG 2 AE与FG不共线
E
D
G
C Y
AE//FG
A X
F
B
例2.如图：ABCD与 ABEF是正方形， CB⊥平面ABEF， AH=GF. 求证： HG∥平面CBE. E
F B
C y
例5 正方体 ABCD A1 B1C1 D1 ,E是AA1中点， 求证：平面EBD 平面C1BD. 证明： 设正方体棱长为2, 建立如图所示坐标系
E(0,0,1) B(2,0,0) D(0,2,0)
EB (2,0, 1) ED (0,2, 1)
设平面EBD的一个法向量是
E

C
D
M B N G
H
A F
证明：由已知得：AB、 C BC、BE两两垂直，故可 建立如图所示的空间直 角坐标系o-xyz. 设正方形边长为1, oB AH=FG=a, 则 2 2 H(0,1- 2 a , 2 a)、 E
x
2 2 (1 a,0, a) ,而平面CBE的法向 故 HG H 2 2
G F B1
C1
A1
E
D A B
C
AD∥GF，AD=GF 平行四边形ADGE AE∥DG 又EH∥B1D1，GF∥B1D1 EH∥GF