资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台必考点07 空间点、直线、平面之间的位置关系及平行关系的判定与性质题型一 直线与平面平行的判定与性质例题1如图,在四棱锥E ABCD中,AB∥CD,∠ABC=90°,CD=2AB=2CE=4,点F为棱DE的中点.证明:AF∥平面BCE.【证明】法一:如图,取CE的中点M,连接FM,BM.因为点F为棱DE的中点,所以FM∥CD且FM=CD=2,因为AB∥CD,且AB=2,所以FM∥AB且FM=AB,所以四边形ABMF为平行四边形,所以AF∥BM,因为AF 平面BCE,BM 平面BCE,所以AF∥平面BCE.法二:如图,在平面ABCD内,分别延长CB,DA,交于点N,连接EN.因为AB∥CD,CD=2AB,所以A为DN的中点.又F为DE的中点,所以AF∥EN,因为EN 平面BCE,AF 平面BCE,所以AF∥平面BCE.法三:如图,取棱CD的中点G,连接AG,GF,因为点F为棱DE的中点,所以FG∥CE,因为FG 平面BCE,CE 平面BCE,所以FG∥平面BCE.因为AB∥CD,AB=CG=2,所以四边形ABCG是平行四边形,所以AG∥BC,因为AG 平面BCE,BC 平面BCE,所以AG∥平面BCE.又FG∩AG=G,FG 平面AFG,AG 平面AFG,所以平面AFG∥平面BCE.因为AF 平面AFG,所以AF∥平面BCE.例题2 如图,五面体ABCDE中,四边形ABDE是矩形,△ABC是正三角形,AB=1,AE=2,F是线段BC上一点,直线BC与平面ABD所成角为30°,CE∥平面ADF.(1)试确定F的位置;(2)求三棱锥A CDF的体积.【解析】(1)连接BE交AD于点O,连接OF,因为CE∥平面ADF,CE 平面BEC,平面ADF∩平面BEC=OF,所以CE∥OF.因为O是BE的中点,所以F是BC的中点.(2)因为BC与平面ABD所成角为30°,BC=AB=1,所以C到平面ABD的距离为h=BC·sin 30°=.因为AE=2,F是BC的中点.所以VA CDF=VF ACD=VB ACD=VC ABD=×××1×2×=.【解题技巧提炼】证明线面平行有两种常用方法:一是线面平行的判定定理;二是先利用面面平行的判定定理证明面面平行,再根据面面平行的性质证明线面平行.在应用线面平行的判定定理进行平行转化时,一定注意定理成立的条件,通常应严格按照定理成立的条件规范书写步骤,如:把线面平行转化为线线平行时,必须说清经过已知直线的平面和已知平面相交,这时才有直线与交线平行.题型二 面面平行的判定与性质例题1已知四棱柱ABCD A1B1C1D1中,AD∥BC,AD=2BC,E,F分别为CC1,DD1的中点.求证:平面BEF∥平面AD1C1.【证明】取AD的中点G,连接BG,FG.因为E,F分别为CC1,DD1的中点,所以C1D1綊CD綊EF,因为C1D1 平面AD1C1,EF 平面AD1C1,所以EF∥平面AD1C1.因为AD∥BC,AD=2BC,所以GD綊BC,即四边形BCDG是平行四边形,所以BG綊CD,所以BG綊EF,即四边形EFGB是平行四边形,所以BE∥FG.因为F,G分别是DD1,AD的中点,所以FG∥AD1,所以BE∥AD1.因为AD1 平面AD1C1,BE 平面AD1C1,所以BE∥平面AD1C1.又BE 平面BEF,FE 平面BEF,BE∩EF=E,所以平面BEF∥平面AD1C1.例题2[如图,在以A,B,C,D,E,F为顶点的多面体中,AF⊥平面ABCD,DE⊥平面ABCD,AD∥BC,BC=2AD.请在图中作出平面α,使得DE α,且BF∥α,并说明理由.【解析】如图,取BC的中点P,连接PD,PE,则平面PDE即为所求的平面α.下面证明BF∥α.因为BC=2AD,AD∥BC,所以AD∥BP,且AD=BP,所以四边形ABPD为平行四边形,所以AB∥DP.又AB 平面PDE,PD 平面PDE,所以AB∥平面PDE.因为AF⊥平面ABCD,DE⊥平面ABCD,所以AF∥DE.又AF 平面PDE,DE 平面PDE,所以AF∥平面PDE.又AF 平面ABF,AB 平面ABF,AB∩AF=A,所以平面ABF∥平面PDE.又BF 平面ABF,所以BF∥平面PDE,即BF∥α.【解题技巧提炼】证明面面平行的常用方法1.利用面面平行的定义或判定定理.2.利用垂直于同一条直线的两个平面平行(l⊥α,l⊥β α∥β).3.利用平面平行的传递性,即两个平面同时平行于第三个平面,则这两个平面平行(α∥β,β∥γ α∥γ).题型三 平行关系的综合应用例题1如图所示,平面α∥平面β,点A∈α,点C∈α,点B∈β,点D∈β,点E,F分别在线段AB,CD上,且AE∶EB=CF∶FD.(1)求证:EF∥平面β;(2)若E,F分别是AB,CD的中点,AC=4,BD=6,且AC,BD所成的角为60°,求EF的长.【解析】(1)证明:①当AB,CD在同一平面内时,由平面α∥平面β,平面α∩平面ABDC=AC,平面β∩平面ABDC=BD知,AC∥BD.∵AE∶EB=CF∶FD,∴EF∥BD.又EF β,BD β,∴EF∥平面β.②当AB与CD异面时,如图所示,设平面ACD∩平面β=HD,且HD=AC,∵平面α∥平面β,平面α∩平面ACDH=AC,∴AC∥HD,∴四边形ACDH是平行四边形.在AH上取一点G,使AG∶GH=CF∶FD,连接EG,FG,BH.∵AE∶EB=CF∶FD=AG∶GH,∴GF∥HD,EG∥BH.又EG∩GF=G,BH∩HD=H,∴平面EFG∥平面β.又EF 平面EFG,∴EF∥平面β.综合①②可知,EF∥平面β.(2)如图所示,连接AD,取AD的中点M,连接ME,MF.∵E,F分别是AB,CD的中点,∴ME∥BD,MF∥AC,且ME=BD=3,MF=AC=2.∴∠EMF为AC与BD所成的角或其补角,∴∠EMF=60°或120°.∴在△EFM中,由余弦定理得EF== =,即EF=或EF=.【解题技巧提炼】利用线面平行或面面平行的性质,可以实现与线线平行的转化,尤其在截面图的画法中,常用来确定交线的位置.对于线段长或线段比例问题,常用平行线对应线段成比例或相似三角形来解决.题型一 直线与平面平行的判定与性质1.如图所示,斜三棱柱ABC A1B1C1中,点D,D1分别为AC,A1C1的中点.求证:(1)AD1∥平面BDC1;(2)BD∥平面AB1D1.【证明】(1)∵D1,D分别为A1C1,AC的中点,四边形ACC1A1为平行四边形,∴C1D1綊DA,∴四边形ADC1D1为平行四边形,∴AD1∥C1D.又AD1 平面BDC1,C1D 平面BDC1,∴AD1∥平面BDC1.(2)连接DD1,∵BB1∥平面ACC1A1,BB1 平面BB1D1D,平面ACC1A1∩平面BB1D1D=DD1,∴BB1∥DD1,又∵D1,D分别为A1C1,AC的中点,∴BB1=DD1,故四边形BDD1B1为平行四边形,∴BD∥B1D1,又BD 平面AB1D1,B1D1 平面AB1D1,∴BD∥平面AB1D1.2.如图,四棱锥P ABCD中,AD∥BC,AB=BC=AD,E,F,H分别是线段AD,PC,CD的中点,AC与BE交于O点,G是线段OF上一点.求证:(1)AP∥平面BEF;(2)GH∥平面PAD.【证明】(1)连接EC,∵AD∥BC,BC=AD,E是AD的中点,∴BC綊AE,∴四边形ABCE是平行四边形,∴O为AC的中点.又∵F是PC的中点,∴FO∥AP.∵FO 平面BEF,AP 平面BEF,∴AP∥平面BEF.(2)连接FH,OH,∵F,H分别是PC,CD的中点,∴FH∥PD.∵PD 平面PAD,FH 平面PAD,∴FH∥平面PAD.又∵O是AC的中点,H是CD的中点,∴OH∥AD.又∵AD 平面PAD,OH 平面PAD,∴OH∥平面PAD.又∵FH∩OH=H,∴平面OHF∥平面PAD.又∵GH 平面OHF,∴GH∥平面PAD.题型二 面面平行的判定与性质1.如图,在三棱柱ABC A1B1C1中,点D是BC上一点,且A1B∥平面AC1D,点D1是B1C1的中点.求证:平面A1BD1∥平面AC1D.【证明】如图,连接A1C交AC1于点E,连接ED,因为四边形A1ACC1是平行四边形,所以点E是A1C的中点,因为A1B∥平面AC1D,平面A1BC∩平面AC1D=ED,所以A1B∥ED,因为点E是A1C的中点,所以点D是BC的中点,又因为点D1是B1C1的中点,所以D1C1綊BD,所以四边形BDC1D1为平行四边形,所以BD1∥C1D.又BD1 平面AC1D,C1D 平面AC1D,所以BD1∥平面AC1D,又因为A1B∩BD1=B,所以平面A1BD1∥平面AC1D.2.如图所示,在四棱锥E ABCD中,△ABD为正三角形,CB=CD,EC⊥BD.(1)求证:BE=DE;(2)若∠BCD=120°,M为线段AE的中点,求证:DM∥平面BEC.【证明】(1)取BD的中点O,连接OC,OE.∵CB=CD,∴CO⊥BD.又∵EC⊥BD,EC∩CO=C,∴BD⊥平面OEC.∵OE 平面OEC,∴BD⊥OE.又∵O为BD中点,∴OE为BD的垂直平分线,∴BE=DE.(2)取AB的中点N,连接DN,MN.∵M为AE的中点,∴MN∥BE.∵△ABD为等边三角形,N为AB的中点,∴DN⊥AB.∵∠BCD=120°,CD=CB,∴∠OBC=30°,∴∠CBN=90°,即CB⊥AB,∴DN∥CB.∵DN∩MN=N,BE∩CB=B,∴平面MND∥平面BEC.又∵DM 平面MND,∴DM∥平面BEC.题型三 平行关系的综合应用1.如图所示,四边形EFGH为空间四边形ABCD的一个截面,若截面为平行四边形.(1)求证:AB∥平面EFGH,CD∥平面EFGH;(2)若AB=4,CD=6,求四边形EFGH周长的取值范围.【解析】(1)证明:∵四边形EFGH为平行四边形,∴EF∥HG.∵HG 平面ABD,EF 平面ABD,∴EF∥平面ABD.又∵EF 平面ABC,平面ABD∩平面ABC=AB,∴EF∥AB,又∵AB 平面EFGH,EF 平面EFGH,∴AB∥平面EFGH.同理可证,CD∥平面EFGH.(2)设EF=x(0<x<4),∵四边形EFGH为平行四边形,∴=,则===1-,∴FG=6-x.∴四边形EFGH的周长l=2=12-x.又∵0<x<4,∴8<l<12,即四边形EFGH周长的取值范围是(8,12).一、单选题1.下列正方体中,A,B为正方体的两个顶点, M,N,P分别为其所在棱的中点,能得出直线AB∥平面MNP的图形的序号是( )A.①③ B.①②C.①④ D.②③【答案】A【解析】图①,如图,作//,连接,得平面,平面 //平面即//平面,故①项正确;图②,如图,连结由已知可得平面//平面;∵和平面相交,∴不平行于平面,故②项错误;图③,如图,连接由已知可得//,而//,可得//,∵平面/平面,又∵平面∴//平面,故③项正确;③④项,如图,由//,平面,若//平面,又则平面//平面而由图可知,平面不可能平行平面∴不平行于平面,故④项错误.综上,①③符合题意.故选:A2.如图,在正方体中,点在线段上运动,给出下列判断:(1)直线平面(2)平面(3)异面直线与所成角的范围是(4)三棱锥的体积不变其中正确的命题是( )A.(1)(2) B.(1)(2)(3) C.(2)(4) D.(1)(2)(4)【答案】D【解析】对于(1),连接,根据正方体的性质,∵,且面,∴,又∵,∴面, ∴,连接,根据正方体的性质,∵,且面,∴;又∵,∴面, ∴,∴直线平面故(1)正确;对于(2),连接,在正方体中,∵∥, 且平面,平面,∴∥平面,同理可证∥平面,又∵、平面,且,∴平面平面,又∵平面,∴平面,故(2)正确;对于(3),当与线段的端重合时,异面直线与所成角为,∵△为等边三角形,∴;当与线段的端重合时,异面直线与所成角为,∵△为等边三角形,∴;∴当与线段的中点重合时,与所成角取最大值,∴为异面直线与所成角,又∵, 且为线段的中点,∴,故与所成角的范围是,故(3)错误;对于(4)中,,∵∥, 且平面,平面∴∥平面,∴点到平面的距离不变,且的面积不变,所以三棱锥的体积不变,故(4)正确;综上(1)(2)(4)正确.故选:D.3.过直线外两点,作与平行的平面,则这样的平面( )A.不可能作出 B.只能作出一个C.能作出无数个 D.上述三种情况都存在【答案】D【解析】过直线l外两点作与l平行的平面,如果两点所在的直线与已知直线相交,则这样的平面不存在;如果两点所在的直线与已知直线平行,则这样的平面有无数个;如果两点所在的直线与已知直线异面,则这样的平面只有一个.因此只有D正确.故选:D4.在正方体中,下列四对截面彼此平行的是( )A.平面与平面 B.平面与平面C.平面与平面 D.平面与平面【答案】A【解析】如图,正方体,所以四边形是平行四边形,平面,面,所以平面,同理平面.因为平面,所以平面平面.故选:A二、多选题5.(多选)如图,在四面体中,点分别是棱的中点,截面是正方形,则下列结论正确的是( )A. B.截面PQMNC. D.异面直线与所成的角为【答案】ABD【解析】因为截面是正方形 ,所以,又平面,平面所以平面又平面,平面平面所以因为截面,截面,所以截面,故B正确同理可证因为,所以,故A正确又所以异面直线与所成的角为,故D正确和 不一定相等,故C错误故选:ABD6.如图,在四棱锥中,、分别为、上的点,且平面,则( )A. B.平面 C. D.【答案】BD【解析】因为平面,平面,平面平面,,平面,平面,因此,平面.故选:BD.三、填空题7.已知l,m,n是互不相同的直线,α,β,γ是三个不同的平面,给出下列命题:①若l与m为异面直线,l α,m β,则αβ;②若αβ,l α,m β,则lm;③若α∩β=l,β∩γ=m,γ∩α=n,lγ,则mn.其中所有真命题的序号为________.【答案】③【解析】①若l与m为异面直线,l α,m β,则αβ或α与β相交;②若αβ,l α,m β,则lm或直线l与m异面;③因为α∩β=l,β∩γ=m, lγ,所以ml,同理可证ln,所以mn.故答案为:③8.如图是正方体的平面展开图,在这个正方体中,有以下结论:①平面DE;②平面AF;③平面平面AFN;④平面平面NCF.其中正确结论的序号是______.【答案】①②③④.【解析】如图,对①,因为,所以四边形是平行四边形,所以,而平面DE,平面DE,则平面DE.正确;对②,因为,所以四边形是平行四边形,所以,而平面AF,平面AF,则平面AF.正确;对③,因为,所以四边形是平行四边形,所以,又因为,所以四边形是平行四边形,所以,而,所以平面BDM∥平面AFN.正确;对④,因为,所以四边形是平行四边形,所以,同由③:,而,所以平面平面NCF.正确.故答案为:①②③④.四、解答题9.如图,在正方体中,、分别为、的中点,与交于点.求证:(1);(2)平面平面.【解析】(1)证明:在正方体中,且,因为、分别为、的中点,则且,所以,四边形为平行四边形,则.(2)证明:因为四边形为正方形,,则为的中点,因为为的中点,则,平面,平面,所以,平面,因为,平面,平面,所以,平面,因为,因此,平面平面.10.如图,在三棱柱中,D,E,F分别是棱,,的中点.求证:平面平面.【解析】,,分别为,,的中点,,,又平面,平面,平面,同理可证,平面,又平面,平面,且,∴平面AB1C1//平面DEF平面平面.11.如图,三棱锥被一平面所截,截面为平行四边形EFGH,求证:平面EFGH.【解析】因为四边形EFGH为平行四边形,所以,因为平面BCD,平面BCD,所以平面BCD,又因为平面ACD,且平面平面BCD,所以,又因为平面EFGH,平面EFGH,所以平面EFGH12.如图,四棱锥中,O为底面平行四边形DBCE对角线的交点,F为AE的中点.求证:平面DCF.【解析】连接OFO为底面平行四边形DBCE对角线的交点,则△中,,,则又平面,平面,则平面DCF.13.如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,点E,F分别是棱CC1,BB1上的点,点M是线段AC上的动点,EC=2FB=2,若MB∥平面AEF,试判断点M在何位置.【解析】若MB∥平面AEF,过F,B,M作平面FBMN交AE于点N,连接MN,NF.因为BF∥平面AA1C1C,BF 平面FBMN,平面FBMN∩平面AA1C1C=MN,所以BF∥MN.又MB∥平面AEF,MB 平面FBMN,平面FBMN∩平面AEF=FN,所以MB∥FN,所以BFNM是平行四边形,所以MN∥BF,MN=BF=1.而EC∥FB,EC=2FB=2,所以MN∥EC,MN=EC=1,故MN是△ACE的中位线.所以当M是AC的中点时,MB∥平面AEF.14.如图,在直三棱柱中,点为的中点,,,.(1)证明:平面.(2)求三棱锥的体积.【解析】(1)证明:连接,交于,连接,因为是直三棱柱,所以为中点,而点为的中点,所以,因为平面,平面,所以平面.(2)解:过作于,因为是直三棱柱,点为的中点,所以,且底面,所以,因为,所以,则 ,所以.21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台必考点07 空间点、直线、平面之间的位置关系及平行关系的判定与性质题型一 直线与平面平行的判定与性质例题1如图,在四棱锥E ABCD中,AB∥CD,∠ABC=90°,CD=2AB=2CE=4,点F为棱DE的中点.证明:AF∥平面BCE.例题2 如图,五面体ABCDE中,四边形ABDE是矩形,△ABC是正三角形,AB=1,AE=2,F是线段BC上一点,直线BC与平面ABD所成角为30°,CE∥平面ADF.(1)试确定F的位置;(2)求三棱锥A CDF的体积.【解题技巧提炼】证明线面平行有两种常用方法:一是线面平行的判定定理;二是先利用面面平行的判定定理证明面面平行,再根据面面平行的性质证明线面平行.在应用线面平行的判定定理进行平行转化时,一定注意定理成立的条件,通常应严格按照定理成立的条件规范书写步骤,如:把线面平行转化为线线平行时,必须说清经过已知直线的平面和已知平面相交,这时才有直线与交线平行.题型二 面面平行的判定与性质例题1已知四棱柱ABCD A1B1C1D1中,AD∥BC,AD=2BC,E,F分别为CC1,DD1的中点.求证:平面BEF∥平面AD1C1.例题2[如图,在以A,B,C,D,E,F为顶点的多面体中,AF⊥平面ABCD,DE⊥平面ABCD,AD∥BC,BC=2AD.请在图中作出平面α,使得DE α,且BF∥α,并说明理由.【解题技巧提炼】证明面面平行的常用方法1.利用面面平行的定义或判定定理.2.利用垂直于同一条直线的两个平面平行(l⊥α,l⊥β α∥β).3.利用平面平行的传递性,即两个平面同时平行于第三个平面,则这两个平面平行(α∥β,β∥γ α∥γ).题型三 平行关系的综合应用例题1如图所示,平面α∥平面β,点A∈α,点C∈α,点B∈β,点D∈β,点E,F分别在线段AB,CD上,且AE∶EB=CF∶FD.(1)求证:EF∥平面β;(2)若E,F分别是AB,CD的中点,AC=4,BD=6,且AC,BD所成的角为60°,求EF的长.【解题技巧提炼】利用线面平行或面面平行的性质,可以实现与线线平行的转化,尤其在截面图的画法中,常用来确定交线的位置.对于线段长或线段比例问题,常用平行线对应线段成比例或相似三角形来解决.题型一 直线与平面平行的判定与性质1.如图所示,斜三棱柱ABC A1B1C1中,点D,D1分别为AC,A1C1的中点.求证:(1)AD1∥平面BDC1;(2)BD∥平面AB1D1.2.如图,四棱锥P ABCD中,AD∥BC,AB=BC=AD,E,F,H分别是线段AD,PC,CD的中点,AC与BE交于O点,G是线段OF上一点.求证:(1)AP∥平面BEF;(2)GH∥平面PAD.题型二 面面平行的判定与性质1.如图,在三棱柱ABC A1B1C1中,点D是BC上一点,且A1B∥平面AC1D,点D1是B1C1的中点.求证:平面A1BD1∥平面AC1D.2.如图所示,在四棱锥E ABCD中,△ABD为正三角形,CB=CD,EC⊥BD.(1)求证:BE=DE;(2)若∠BCD=120°,M为线段AE的中点,求证:DM∥平面BEC.题型三 平行关系的综合应用1.如图所示,四边形EFGH为空间四边形ABCD的一个截面,若截面为平行四边形.(1)求证:AB∥平面EFGH,CD∥平面EFGH;(2)若AB=4,CD=6,求四边形EFGH周长的取值范围.一、单选题1.下列正方体中,A,B为正方体的两个顶点, M,N,P分别为其所在棱的中点,能得出直线AB∥平面MNP的图形的序号是( )A.①③ B.①②C.①④ D.②③2.如图,在正方体中,点在线段上运动,给出下列判断:(1)直线平面(2)平面(3)异面直线与所成角的范围是(4)三棱锥的体积不变其中正确的命题是( )A.(1)(2) B.(1)(2)(3) C.(2)(4) D.(1)(2)(4)3.过直线外两点,作与平行的平面,则这样的平面( )A.不可能作出 B.只能作出一个C.能作出无数个 D.上述三种情况都存在4.在正方体中,下列四对截面彼此平行的是( )A.平面与平面 B.平面与平面C.平面与平面 D.平面与平面二、多选题5.(多选)如图,在四面体中,点分别是棱的中点,截面是正方形,则下列结论正确的是( )A. B.截面PQMNC. D.异面直线与所成的角为6.如图,在四棱锥中,、分别为、上的点,且平面,则( )A. B.平面 C. D.三、填空题7.已知l,m,n是互不相同的直线,α,β,γ是三个不同的平面,给出下列命题:①若l与m为异面直线,l α,m β,则αβ;②若αβ,l α,m β,则lm;③若α∩β=l,β∩γ=m,γ∩α=n,lγ,则mn.其中所有真命题的序号为________.8.如图是正方体的平面展开图,在这个正方体中,有以下结论:①平面DE;②平面AF;③平面平面AFN;④平面平面NCF.其中正确结论的序号是______.四、解答题9.如图,在正方体中,、分别为、的中点,与交于点.求证:(1);(2)平面平面.10.如图,在三棱柱中,D,E,F分别是棱,,的中点.求证:平面平面.11.如图,三棱锥被一平面所截,截面为平行四边形EFGH,求证:平面EFGH.12.如图,四棱锥中,O为底面平行四边形DBCE对角线的交点,F为AE的中点.求证:平面DCF.13.如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,点E,F分别是棱CC1,BB1上的点,点M是线段AC上的动点,EC=2FB=2,若MB∥平面AEF,试判断点M在何位置.14.如图,在直三棱柱中,点为的中点,,,.(1)证明:平面.(2)求三棱锥的体积.21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 必考点07 空间点、直线、平面之间的位置关系及平行关系的判定与性质(原卷版).docx 必考点07 空间点、直线、平面之间的位置关系及平行关系的判定与性质(解析版).docx