资源简介 第13章第2节 基本图形位置关系题型1 点直线平面的交点交线及包含关系的符号语言表示 题型2 点和直线确定平面及其数量题型3 平面的交线及其性质 题型4 平面分割空间题型5 平行公理 题型6 异面直线的判定题型7 空间中直线与直线之间的位置关系 题型8 空间中直线与直线平行题型9 空间中直线与平面之间的位置关系 题型10 直线与平面平行题型11 直线与平面垂直 题型12 平面与平面之间的位置关系题型13 平面与平面平行▉题型1 点直线平面的交点交线及包含关系的符号语言表示【知识点的认识】在空间几何中,点、直线、平面的交点及包含关系可以用符号语言表示,如(A,B,C)∈平面.【解题方法点拨】﹣符号语言:使用数学符号准确表示几何元素之间的关系.﹣包含关系:利用符号表示点是否在直线或平面上.1.如图所示,用符号语言可表达为( )A.α∩β=m,n α,m∩n=A B.α∩β=m,n∈α,m∩n=AC.α∩β=m,n α,A m,A n D.α∩β=m,n∈α,A∈m,A∈n【答案】A【解答】解:B中,直线n是集合,所以n α,所以B不正确;C中A点是元素,所以A∈m,A∈n,所以C不正确;D中,错在n∈α,故选:A.2.已知空间的一个点P,一条直线l,一个平面α,用集合的语言表述它们之间可能的位置关系,表述正确的是( )A.l∈α B.{P}∈l C.{P}∈α D.P∈α【答案】D【解答】解:对于A,直线与平面之间的关系是包含关系,应该用“ ”表示,即l α,故A错误;对于B,点与直线之间的关系是属于关系,应该用“∈”表示,即P∈l,故B错误;对于CD,点与平面之间的关系是属于关系,应该用“∈”表示,即P∈α,故C错误,D正确.故选:D.3.“点A在平面α上”用集合符号表示是 A∈α .【答案】A∈α【解答】解:“点A在平面α上”用集合符号表示是:A∈α.故答案为:A∈α.▉题型2 点和直线确定平面及其数量【知识点的认识】在空间几何中,三个不共线的点或一个点和两条不平行的直线可以确定一个平面.点和直线的关系决定平面的唯一性.推论1经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面.推论2经过两条相交直线,有且只有一个平面.推论3经过两条平行直线,有且只有一个平面.【解题方法点拨】﹣确定平面:判断点和直线是否可以确定一个唯一平面.﹣平面数量:确定给定条件下平面的个数.4.下列条件一定能确定一个平面的是( )A.空间三个点B.空间一条直线和一个点C.两条相互垂直的直线D.两条相互平行的直线【答案】D【解答】解:根据题意,依次分析选项:由空间中不共线的三点可以确定唯一一个平面,可知A错误;由空间中一条直线和直线外一点确定唯一一个平面,可知B错误;两条相互垂直的直线,可能共面垂直也可能异面垂直,可知C错误;由两条相互平行的直线能确定一个平面,可知D选项正确.故选:D.5.命题“空间中任意3点确定一个平面”是 假 命题.(填“真”,“假”)【答案】假【解答】解:命题“空间中不共线的3点确定一个平面”为真命题,故该命题为假命题;故答案为:假.6.由一条直线和直线外的3个点可确定平面的个数最多为 4 .【答案】4.【解答】解:直线之外的三点记为A,B,C;当A、B、C三点共线时,不妨记为l,若l与已知直线异面时,能确定3个平面;若l与已知直线共面时,能确定1个平面;当A、B、C三点不共线时,若已知直线在A,B,C所确定的平面内,它们只能确定1个平面;若A,B,C三点中有两点与已知直线共面,能确定3个平面;若A,B,C三点中没有两点与已知直线共面,最多能确定4个平面.综上,能确定的平面数最多为4个.故答案为:4.7.如果一条直线与一个平面垂直,那么称此直线与平面构成一个“正交线面对”.在正方体中,由两个顶点确定的直线与由顶点确定的平面构成的“正交线面对”的个数为 44 .【答案】44.【解答】解:如果一条直线与一个平面垂直,那么,这一组直线与平面就构成一个正交线面对.如下图所示:①对于正方体的每一条棱,都有2个侧面构成“正交线面对”,这样的“正交线面对”有12×2=24个;②对于正方体的每一条面对角线(如A1C1,则A1C1⊥平面BB1D1D),下面简单证明A1C1⊥平面BB1D1D,∵BB1⊥平面A1B1C1D1,A1C1 平面A1B1C1D1,∴BB1⊥A1C1,又∵A1C1⊥B1D1,且BB1,B1D1 平面BB1D1D,BB1∩B1D1=B1,∴A1C1⊥平面BB1D1D.每一条面对角线均有一个对角面构成“正交线面对”,这样的“正交线面对”有12×1=12个.③对于正方体的每一条体对角线,(如AC1,则AC1⊥平面B1CD1),由CC1⊥平面A1B1C1D1,B1D1 平面A1B1C1D1,则B1D1⊥CC1,而B1D1⊥A1C1,又A1C1∩CC1=C1,于是B1D1⊥平面ACC1A1,而AC1 平面ACC1A1,因此AC1⊥B1D1,同理AC1⊥B1C,又B1C∩B1D1=B1,故AC1⊥平面B1CD1,每一条体对角线都有两个面构成“正交线面对”,共有4×2=8个,综上所述,正方体中的“正交线面对”共有24+12+8=44个.故答案为:44.▉题型3 平面的交线及其性质【知识点的认识】两个平面在空间中交于一条直线,称为交线.交线的性质涉及交点、方向等特征.【解题方法点拨】﹣交线计算:确定两个平面交线的方程或位置.﹣性质分析:分析交线的方向和性质,如何利用交线解题.(多选)8.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,∠ACB=90°,AC=BC=CC1=2,E为B1C1的中点,过AE的截面与棱BB1,A1C1分别交于点F,G(G,E,F可能共线),则下列说法中正确的是( )A.存在点F,使得A1F⊥AEB.线段C1G长度的取值范围是[0,1]C.四棱锥C﹣AFEG的体积为2时,点F只能与点B重合D.设截面AFEG,△AEG,△AEF的面积分别为S1,S2,S3,则的最小值为4【答案】BCD【解答】解:如图所示,以点C为坐标原点,建立空间直角坐标系C﹣xyz,则A(2,0,0),B(0,2,0),C(0,0,0),E(0,1,2),A1(2,0,2),B1(0,2,2),C1(0,0,2),设点F(0,2,a),G(b,0,2),其中0≤a≤2,0≤b≤2.由于,,满足题意时,解得a=﹣1,不合题意,选项A错误;设,其中m,n∈R,即(b﹣2,0,2)=m(﹣2,1,2)+n(﹣2,2,a),即,整理可得,∵0≤a≤2,则﹣4≤a﹣4≤﹣2,所以,,选项B正确;VC﹣AFEG=VC﹣AGE+VC﹣AFE=2,其中,则,又,故S△CEF=2,即,故点F只能与点B重合,选项C正确;,,则点F到直线AE的距离为,,则点G到直线AE的距离:,所以,,故,当且仅当a=2时,等号成立,故的最小值为4,选项D正确.故选:BCD.9.在三棱锥P﹣ABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥BC,PA=AB=BC=2,M,N分别为PA,AB的中点,平面α过点M且平行于平面PNC,则α截三棱锥P﹣ABC所得截面图形的形状为 三角形 ,截面图形的周长为 .【答案】三角形;.【解答】解:如图,取AN的中点E,AC的中点D,则DE∥NC,而NC 平面PNC,平面PNC,所以DE∥平面PNC,同理可得ME∥平面PNC,又ME∩DE=E,所以平面MDE∥平面PNC,所以平面MDE即为α,所以α截三棱锥P﹣ABC所得截面图形即为△MDE;由,知△MDE∽△PCN,且相似比为1:2,因为PA⊥平面ABC,所以PA⊥AB,PA⊥AC,又,所以PN,,又AB⊥BC,所以,故,则,而,故,故△MDE的周长为.故答案为:三角形;.10.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为直角梯形,其中AD∥BC,且AD=2BC,AD=2BC,PA=PB=AD=8,CD=5,CD=5,点E、F分别为棱PD、AD的中点.(1)若,线段AB中点为O,且PO⊥CD,求证:PB⊥AD;(2)若PC=8,请作出四棱锥P﹣ABCD过点B、E、F三点的截面,并求出截面的周长.【答案】(1)证明:因为PB=PA,AO=OB,故PO⊥AB,又PO⊥CD,,由直角梯形ABCD可得AB,CD必定相交,且AB,CD 平面ABCD,所以PO⊥平面ABCD,而AD 平面ABCD,故PO⊥AD.由,结合AD∥BC,可得AD⊥AB,而AB∩PO=O,AB,OP 平面PAB,故AD⊥平面PAB,而PB 平面APB,故AD⊥PB.(2).【解答】解:(1)证明:因为PB=PA,AO=OB,故PO⊥AB,又PO⊥CD,,由直角梯形ABCD可得AB,CD必定相交,且AB,CD 平面ABCD,所以PO⊥平面ABCD,而AD 平面ABCD,故PO⊥AD.由,结合AD∥BC,可得AD⊥AB,而AB∩PO=O,AB,OP 平面PAB,故AD⊥平面PAB,而PB 平面APB,故AD⊥PB.(2)取线段PC的中点H,连接EH,HB,因为DF=BC,且DF∥BC,所以四边形FDCB为平行四边形,所以DC∥FB,又E,H分别为线段PD,PC中点,所以EH∥DC,所以EH∥FB,则梯形EHBF为四棱锥P﹣ABCD过点B,E,F的截面,则BF=CD=5,,,因为AD∥BC,AD⊥平面PAB,所以BC⊥平面PAB,又PB 平面PAB,所以BC⊥PB,所以在△PBC中,,,所以BH2=BC2+HC2﹣2BC HC cos∠HCB=24,则,所以截面周长为.▉题型4 平面分割空间【知识点的认识】一个平面将三维空间分割为两个部分.多个平面根据平面之间的位置关系可以分割空间成多个区域.【解题方法点拨】﹣空间分割:分析一个平面或多个平面对空间的分割效果.﹣区域计算:计算分割后空间的区域数量和性质.11.两个平面可以将空间分成 三或四 个部分.【答案】三或四【解答】解:当两平面平行时,能把空间分成三个部分;当两平面相交时,能把空间分成四个部分.故答案为:三或四.▉题型5 平行公理【知识点的认识】平行公理:过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行.12.已知角α的两边和角β的两边分别平行且α=80°,则β= 80°或100° .【答案】80°或100°.【解答】解:由等角定理可知,α=β或α+β=180°,∴β=100°或80°.故答案为:80°或100°.13.如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行,那么这两个角 相等或互补 .【答案】相等或互补【解答】解:如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补.故答案为:相等或互补.▉题型6 异面直线的判定【知识点的认识】(1)判定空间直线是异面直线方法:①根据异面直线的定义;②异面直线的判定定理.14.如图,已知A、B、C、D、E、F、G分别是正方体所在棱的中点,则下列直线中与直线EF异面的是( )A.直线AB B.直线AC C.直线AD D.直线AG【答案】D【解答】解:设正方体的中心为O,可知AD、BE、CF交于同一点O,且互相平分,因为BC∥AD∥EF,所以BC、AD、EF共面,即AD、BE、CF共面,可得六边形ABCDEF是以O为中心的正六边形,设六边形ABCDEF所在的平面为α,则AB、AC、AD、EF都是平面α内的直线,可知AB、AC、AD都与EF共面,因为点G α,A∈α,EF α,A EF,所以直线AG、EF为异面直线.故选:D.15.将下面的平面图形(每个点都是正三角形的顶点或边的中点)沿虚线折成一个四面体后,直线MN与PQ是异面直线的是( )A.①④ B.②③ C.①② D.③④【答案】A【解答】解:将平面图形折成空间四面体如图所示,①对应图1,Q是平面PMN外一点,M在平面PMN内,且M不在直线PN上,因此直线MN与PQ是异面直线,故①正确;②对应图2,Q,N重合,MN与PQ是相交直线,故②错误;③对应图3,由中位线定理得MN,PQ都与AB平行,从而MN∥PQ,故③错误;④对应图4,与图1类似得MN与PQ是异面直线,故④正确;故选:A.16.如图所示,长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AB=1,AD=2,AA1=3,P是线段A1C1上的动点,则下列直线中,始终与直线BP异面的是( )A.DD1 B.B1C C.D1C D.AC【答案】D【解答】解:对于A,∵直线BP与直线BB1相交,而DD1∥BB1,∴直线BP与直线DD1也相交,故A错误,对于B,当点P与点C1重合时,直线BP与B1C相交,故B错误,对于C,当点P与点A1重合时,直线BP∥D1C,故C错误,对于D,∵AC∥A1C1,∴点A,A1,C1,C共面,又∵BP∩平面AA1C1C=P,P AC,∴直线BP与AC是异面直线,故D正确,故选:D.17.如图是一个正方体的平面展开图,在该正方体中,线段AB、CD所在的直线中,与直线EN异面的是 CD .【答案】CD.【解答】解:根据题意,由展开图还原正方体,如图:E和B重合,即EN与AB交于点B,即EN与AB共面,NE∥平面ADC,CD 平面ADC,故直线CD与直线EN异面.故答案为:CD.▉题型7 空间中直线与直线之间的位置关系【知识点的认识】空间两条直线的位置关系:位置关系 共面情况 公共点个数 图示相交直线 在同一平面内 有且只有一个平行直线 在同一平面内 无异面直线 不同时在任何一个平面内 无18.已知a,b是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则下列说法正确的是( )A.若a∥α,b∥α,则a∥bB.若a∥α,a∥b,则b∥αC.若α⊥β,a⊥α,b⊥β,则a⊥bD.若α∥β,a⊥β,a⊥b,则b⊥α【答案】C【解答】解:因为a,b是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,所以逐一分析各个选项如下:A选项,若a∥α,b∥α,则a∥b或a,b异面或a,b相交,A错误;B选项,若a∥α,a∥b,则b∥α或b α,B错误;C选项,若α⊥β,a⊥α,b⊥β,则a⊥b,C正确;D选项,若α∥β,a⊥β,则a⊥α,又a⊥b,则b∥α或b α,D错误.故选:C.(多选)19.已知α,β是平面,m,n是直线,则下列命题正确的是( )A.若m∥n,m⊥α,则n⊥αB.若m⊥α,m⊥β,则α∥βC.若m⊥α,m∥n,n β,则α⊥βD.若m∥α,α∩β=n,则m∥n【答案】ABC【解答】解:因为知α,β是平面,m,n是直线,所以逐一分析各个选项如下:A选项,若m∥n,m⊥α,由线面垂直的定义可知n⊥α,A正确;B选项,若m⊥α,m⊥β,由面面平行和线面垂直的相关结论可知α∥β,B正确;C选项,因为m⊥α,m∥n,所以n⊥α,又n β,则α⊥β,C正确;D选项,若m∥α,α∩β=n,则m∥n或m,n异面,D错误.故选:ABC.20.若点A与直线l确定一个平面,则点A与直线的位置关系是点A 直线l(用“∈”、“ ”、“ ”填空).【答案】 .【解答】解:根据题意,直线与直线外的一点可以确定一个平面,若点A与直线l确定一个平面,必有A l.故答案为: .21.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,已知PA⊥平面ABCD,平面PAC⊥平面PCD.(1)证明:AC⊥CD;(2)若四边形ABCD为直角梯形,BA⊥AD,BC∥AD,AD=3,AP=2,BC=1,球O为三棱锥P﹣ACD的外接球.(i)求直线AO与平面PBC的夹角正弦值;(ii)求平面PBC截球O的截面面积.【答案】(1)证明:如图:过A作AM⊥PC于M,则AM⊥平面PCD,因为平面PAC⊥平面PCD,面PAC∩平面PCD=PC,所以AM⊥CD,又PA⊥平面ABCD,CD 平面ABCD,所以PA⊥CD,AM∩PA=A,所以CD⊥平面PAC,AC 平面PAC,所以CD⊥AC;(2),.【解答】解:(1)证明:如图:过A作AM⊥PC于M,则AM⊥平面PCD,因为平面PAC⊥平面PCD,面PAC∩平面PCD=PC,所以AM⊥CD,又PA⊥平面ABCD,CD 平面ABCD,所以PA⊥CD,AM∩PA=A,所以CD⊥平面PAC,AC 平面PAC,所以CD⊥AC;(2)(i)点O为PD的中点,理由如下:由(1)知CD⊥平面PAC,所以CD⊥PC,又PA⊥平面ABCD,所以PA⊥AD.点O为PD的中点时OA=OP=OC=OD,所以O为三棱锥P﹣ACD的外接球的球心,因为PA⊥平面ABCD,所以PA⊥BC,又BC⊥AB,PA∩AB=A,所以BC⊥平面PAB,BC 平面PBC,所以平面PBC⊥平面PAB,过A作AN⊥PB于N,则AN⊥平面PBC.延长BC至E使得BE=AD,过P作PF∥AD且PF=AD,则直线AO∩平面PBC=F,所以∠AFN即为直线AO与平面PBC所成的角,易得,.过C作CQ⊥AD于Q,则AQ=1,QD=2,设AB=x,则CQ=x,AC2=1+x2,CD2=4+x2,由(1)知CD⊥AC,则AC2+CD2=AD2,即5+2x2=9,解得.故,又AN PB=PA AB,解得.所以直线AO与平面PBC的夹角正弦值;(ii)点O为PD的中点,故点O到面PBC的距离是点D到面PBC的距离的二分之一,又AD∥BC,所以点D到面PBC的距离等于点A到面PBC的距离,点A到面PBC的距离为,故点O到面PBC的距离.设平面PBC截球O的截面圆的半径为r,球O的半径,由d2+r2=R2,即,解得,所以平面PBC截球O的截面圆的面积为.▉题型8 空间中直线与直线平行【知识点的认识】在空间中,若两条直线在同一平面内且不相交,则它们平行.也可以通过平面来判断直线之间的平行关系.【解题方法点拨】﹣平行判断:通过直线的方向向量或平面方程判断直线是否平行.﹣几何性质:分析平行直线的几何性质和应用.22.在空间四边形ABCD的各边AB、BC、CD、DA上依次取E、F、G、H四个中点,当对角线AC=BD时,四边形EFGH是 菱 形.【答案】菱.【解答】解:因为E、F、G、H分别是AB、BC、CD、DA的中点,所以EF∥AC,GH∥AC,EH∥BD,且,所以EF=GH,EF∥GH,所以四边形EFGH是平行四边形,因为AC=BD,所以EF=EH,所以四边形EFGH是菱形.故答案为:菱.23.过直线外一点只能做一条线与该直线平行. √ (判断对错)【答案】√.【解答】解:根据平行公理可知:由且仅有一条直线与已知直线平行,所以说法正确.故答案为:√.▉题型9 空间中直线与平面之间的位置关系【知识点的认识】空间中直线与平面之间的位置关系:位置关系 公共点个数 符号表示 图示直线在平面内 有无数个公共点 a α直线和平面相交 有且只有一个公共点 a∩α=A直线和平面平行 无 a∥α24.已知m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列结论正确的是( )A.若m∥n,m∥α,则n∥α B.若m⊥α,m⊥β,则α∥βC.若α⊥β,m α,则m⊥β D.若m∥α,m∥β,则α∥β【答案】B【解答】解:因为m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,所以若m∥n,m∥α,则n∥α或n α,所以A选项错误;若m⊥α,m⊥β,则α∥β,所以B选项正确;若α⊥β,m α,则m与β可以成[0,]的任意角,所以C选项错误;若m∥α,m∥β,则α与β可以成[0,]的任意角,所以D选项错误.故选:B.(多选)25.已知点P,直线l,m,n,平面α,β,则下列命题正确的是( )A.若l∥m,m α,则l∥αB.若l⊥m,l⊥n,m∩n=P,m α,n α,则l⊥αC.若l∥α,α∩β=m,l β,则l∥mD.若α⊥β,α∩β=m,l α,l⊥m,则l⊥β【答案】BCD【解答】解:根据题意,依次分析选项:对于A,若l∥m,m α,有可能l α,故A错误;对于B,若l⊥m,l⊥n,m∩n=P,m α,n α,必有l⊥α,故B正确;对于C,若l∥α,α∩β=m,l β,必有l∥m,故C正确;对于D,若α⊥β,α∩β=m,l α,l⊥m,必有l⊥β,故D正确.故选:BCD.▉题型10 直线与平面平行【知识点的认识】1、直线与平面平行的判定定理:如果平面外一条直线和这个平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行.用符号表示为:若a α,b α,a∥b,则a∥α.2、直线与平面平行的判定定理的实质是:对于平面外的一条直线,只需在平面内找到一条直线和这条直线平行,就可判定这条直线必和这个平面平行.即由线线平行得到线面平行.1、直线和平面平行的性质定理:如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行.用符号表示为:若a∥α,a β,α∩β=b,则a∥b.2、直线和平面平行的性质定理的实质是:已知线面平行,过已知直线作一平面和已知平面相交,其交线必和已知直线平行.即由线面平行 线线平行.由线面平行 线线平行,并不意味着平面内的任意一条直线都与已知直线平行.正确的结论是:a∥α,若b α,则b与a的关系是:异面或平行.即平面α内的直线分成两大类,一类与a平行有无数条,另一类与a异面,也有无数条.26.已知直线a和直线b异面,直线c⊥a,c⊥b,a∥平面α,b∥平面α,则直线c与平面α的位置关系是( )A.平行 B.垂直 C.斜交 D.不确定【答案】B【解答】解:因为a∥平面α,b∥平面α,且直线a和直线b是异面直线,所以在平面α内可找到两条相交直线a′,b′,使得a∥a′,b∥b′,因为直线c⊥a,c⊥b,所以c⊥a′,c⊥b′,因为a′,b′是平面α内的两条相交直线,所以c⊥平面α,故B正确.故选:B.27.如图,在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,,,若MN∥平面AA1C1C,则线段MN的长度的最小值为( )A. B. C. D.【答案】D【解答】解:如图,以点D为坐标原点,分别以DA,DC,DD1所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,则有D(0,0,0),A1(1,0,1),C(0,1,0),D1(0,0,1),B(1,1,0),依题意,,,于是,又因DB⊥AC,CC1⊥平面ABCD,DB 平面ABCD,则CC1⊥BD,又CC1∩AC=C,CC1,AC 平面ACC1A1,故BD⊥平面ACC1A1,故平面AA1C1C的法向量可取为,因MN∥平面AA1C1C,故,即λ+μ=1,则,因0<λ<1,故当时,.故选:D.28.如图,已知点P在平行四边形ABCD所在平面外,E为线段AD上靠近A的三等分点,F为线段PC上一点,当PA∥平面BEF时, .【答案】.【解答】解:连接AC,交BE于点M,连结FM,因为AE∥BC,且,所以,因为PA∥平面BEF,且PA 平面PAC,平面PAC∩平面BEF=FM,所以PA∥FM,则.29.如图,在三棱锥P﹣ABC中,AP=AB,M,N分别为棱PB,PC的中点,BC⊥平面PAB.(1)求证:BC∥平面AMN;(2)求证:平面AMN⊥平面PBC.【答案】(1)由于M,N分别为棱PB,PC的中点,故MN∥BC,又MN 平面AMN,且BC不在平面AMN上,所以BC∥平面AMN;(2)由于BC⊥平面PAB,且AM 平面PAB,故BC⊥AM,又AP=AB,且M为棱PB的中点,故AM⊥PB,因为BC∩PB=B,BC,PB 平面PBC,故AM⊥平面PBC,又AM 平面AMN,故平面AMN⊥平面PBC.【解答】证明:(1)由题意可得MN∥BC,又因为MN 平面AMN,且BC不在平面AMN上,所以BC∥平面AMN,得证;(2)因为BC⊥平面PAB,且AM 平面PAB,所以BC⊥AM,又因为AP=AB,且M为棱PB的中点,所以AM⊥PB,由于BC∩PB=B,BC,PB 平面PBC,所以AM⊥平面PBC,又因为AM 平面AMN,所以平面AMN⊥平面PBC,得证.▉题型11 直线与平面垂直【知识点的认识】直线与平面垂直:如果一条直线l和一个平面α内的任意一条直线都垂直,那么就说直线l和平面α互相垂直,记作l⊥α,其中l叫做平面α的垂线,平面α叫做直线l的垂面.直线与平面垂直的判定:(1)定义法:对于直线l和平面α,l⊥α l垂直于α内的任一条直线.(2)判定定理1:如果两条平行直线中的一条垂直于一个平面,那么另一条也垂直于这个平面.(3)判定定理2:如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这条直线垂直于这个平面.直线与平面垂直的性质:①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.符号表示为:a⊥α,b⊥α a∥b②由定义可知:a⊥α,b α a⊥b.30.如图,在棱长为2的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点M、N分别在线段AD1和B1C1上,给出下列命题:①有且仅有一条直线MN与AD1垂直;②存在点M、N,使△MBN为等边三角形,则( )A.①、②均为真命题B.①、②均为假命题C.①为真命题,②为假命题D.①为假命题,②为真命题【答案】D【解答】解:对于①,点N在平面ADD1A1上的射影E的轨迹是线段A1D1,所以NE⊥平面ADD1A1,又AD1 平面ADD1A1,所以NE⊥AD1,所以MN⊥AD1的一个充要条件是ME⊥AD1,当射影E位于线段A1D1上的任意位置时,过点E作AD1垂线,垂足为M,则ME⊥AD1,又NE∩ME=E,且都在平面MNE上,则AD1⊥平面MNE,而MN 平面MNE,所以MN⊥AD1,即这样的直线MN不唯一,所以命题①为假;对于②,由MB2=AB2+AM2,,由上知MN2=NE2+EM2,又AB=BB1=NE,要使△MBN为正三角形,只需AM=B1N=EM即可,设AM=B1N=x,则D1E=2﹣x,,且0≤x≤2,所以,令,可得,解得,(负值舍),又,只需比较大小,将它们平方有,,进而比较,的大小,将它们平方有,,显然,即,则,所以,即,综上,1,即所求x∈(0,2),满足要求;所以存在点M、N,使△MBN为等边三角形,命题②正确.故选:D.31.如图,在四棱锥D1﹣ABCD中,D1D⊥平面ABCD,四边形ABCD是正方形,且D1D=DA=DC=3,E,F分别为D1B的三等分点,若P为底面ABCD上的一个动点,则|PE|+|PF|的最小值为( )A. B. C. D.【答案】A【解答】解:因为D1D⊥平面ABCD,DA,DC 平面ABCD,所以D1D⊥DA,D1D⊥DC,又四边形ABCD是正方形,所以DA⊥DC,以D为坐标原点,DA,DC,DD1所在直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,则E(1,1,2),F(2,2,1),过点E,F分别为EG⊥BD,FH⊥BD于点G,H,则EG⊥平面ABCD,FH⊥平面ABCD,过点P作PJ⊥DH于点J,连接PG,PH,JE,JF,则,,,其中|PJ|≥0,故|PE|+|PF|要想取得最小值,则|PJ|=0,即只需P点在BD上,其中F(2,2,1)关于直线BD的对称点为Q(2,2,﹣1),连接EQ,此时|PE|+|PF|取得最小值,最小值为EQ,其中.故选:A.(多选)32.在正三棱柱ABC﹣A1B1C1中,D为BC中点,则( )A.AD⊥A1C B.B1C1⊥平面AA1DC.AD∥A1B1 D.CC1∥平面AA1D【答案】BD【解答】解:如图,建立空间直角坐标系,设该正三棱柱的底边为2,高为h,则,对于A,,则,则AD⊥A1C不成立,故A错误;对于BD,,设平面AA1D的法向量为,则,得x=z=0,令y=1,则,所以,,则BC⊥平面AA1D,CC1∥平面AA1D,故BD正确;对于C,,则,显然AD∥A1B1不成立,故C错误.故选:BD.▉题型12 平面与平面之间的位置关系【知识点的认识】平面与平面之间的位置关系:位置关系 公共点个数 符号表示 图示两平面平行 无 α∥β两平面相交 有一条公共直线 α∩β=l33.已知m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列命题正确的是( )A.若α∥β,m α,n β,则m∥nB.若α⊥β,m∥α,n∥β,则m⊥nC.若m⊥α,n⊥β,m∥n,则α⊥βD.若m⊥n,m⊥α,n⊥β,则α⊥β【答案】D【解答】解:若α∥β,m α,n β,则m∥n或m与n异面,∴A选项错误;若α⊥β,m∥α,n∥β,则m与n可以成任意角,∴B选项错误;若m⊥α,n⊥β,m∥n,则α∥β,∴C选项错误;若m⊥n,m⊥α,n⊥β,则α⊥β,∴D选项正确.故选:D.34.已知l,m,n是空间中三条不同的直线,α,β为两个不同的平面,则下列说法正确的是( )A.若m⊥l,n⊥l,则m∥nB.若m α,n α,l⊥m,l⊥n,则l⊥αC.若m α,n α,m∥β,n∥β,则α∥βD.若α⊥β,α∩β=m,n α,n⊥m,则n⊥β【答案】D【解答】解:若m⊥l,n⊥l,则m∥n或m与n相交或者异面,所以A选项错误;若m α,n α,l⊥m,l⊥n,当m与n相交时才可以判断l⊥α,所以B选项错误;若m α,n α,m∥β,n∥β,则α∥β或α与β相交,所以C选项错误;若α⊥β,α∩β=m,n α,n⊥m,则n⊥β,所以D选项正确.故选:D.35.已知直线m和三个不重合的平面α,β,γ,则下列结论正确的是( )A.若m∥α,m∥β,则α∥βB.若α⊥β,α⊥γ,则β∥γC.若α⊥β,m α,则m⊥βD.若α⊥γ,β⊥γ,α∩β=m,则m⊥γ【答案】D【解答】解:直线m和三个不重合的平面α,β,γ,如图所示:对于选项A,若m∥α,m∥β,则α∥β或α,β相交,所以A错误;对于选项B,若α⊥β,α⊥γ,则β∥γ或β,γ相交,所以B错误;对于选项C,若α⊥β,m α,则m∥β或m,β相交,所以C错误;对于选项D,如图所示,α⊥γ,在γ面内过点P作交线的垂线a,由面面垂直的性质定理可知a⊥α,则a⊥m,同理β⊥γ,在γ面内过点P作交线的垂线b,由面面垂直的性质定理可知b⊥β,则b⊥m,又a∩b=P,所以m⊥γ,所以D正确.故选:D.▉题型13 平面与平面平行【知识点的认识】两个平面平行的判定:(1)两个平面平行的判定定理: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)垂直于同一直线的两个平面平行.即a⊥α,且a⊥β,则α∥β.(3)平行于同一个平面的两个平面平行.即α∥γ,β∥γ,则α∥β.平面与平面平行的性质:性质定理1:两个平面平行,在一个平面内的任意一条直线平行于另外一个平面.性质定理2:如果两个平行平面同时与第三个平面相交,那么它们的交线平行.性质定理3:一条直线垂直于两个平行平面中的一个平面,它也垂直于另一个平面.36.已知m,n是两条不同的直线,α,β为两个不同的平面,且m α,n β,则“m∥n”是“α∥β”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件【答案】D【解答】解:m,n是两条不同的直线,α,β为两个不同的平面,且m α,n β,m∥n不能推出α∥β,如图1,α∥β也不能推出m∥n,如图2.∴“m∥n”是“α∥β”的既不充分也不必要条件.故选:D.(多选)37.在正三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB=AA1,D为BC中点,点P是线段B1C1上的动点,则( )A.AD⊥CPB.有且仅有一个点P,使得A1B∥CPC.有且仅有一个点P,使得A1P⊥BPD.有且仅有一个点P,使得平面AB1D∥平面A1PC【答案】AD【解答】解:对于选项A:因为正三棱柱ABC﹣A1B1C1,所以BB1⊥平面ABC,因为AD 平面ABC,所以BB1⊥AD,因为AD⊥BC,BC∩BB1=B,BC,BB1 平面BCC1B1,所以AD⊥平面BCC1B1,又CP 平面BCC1B1,所以AD⊥CP,所以A正确;对于选项B:如图建立空间直角坐标系,设AB=1,B1P=x,则A1(0,0,0),B(1,0,1),,B1(1,0,1),P(1,x,0)则(1,0,1),,要使得A1B∥CP,那么,无解,所以不存在点P使得A1B∥CP,所以B错误;对于选项C:,(,,﹣1),要使得,那么(1)x2=0,解得x=0或x,所以存在两个点P使得A1P⊥BP,所以C错误;A(0,0,1),B1(1,0,0),,所以,(,,0),设平面AB1D的法向量为(x1,y1,z1),,即,令x1=1,所以(1,,1),又因为,设平面A1PC的法向量为,则,得到,令x2=1,则,所以,要使得两平面平行,则,解得,所以有且仅有一个点P使得平面AB1D∥平面A1PC,所以D正确.故选:AD.38.若平面α∥平面β,a α,b β,则直线a与b的位置关系不可能是 相交 .(填“相交”、“平行”、“异面”之一)【答案】相交.【解答】解:因为平面α∥平面β,a α,b β,则面α,β没有公共点,所以直线a,b可能平行,可能异面,不可能相交.故答案为:相交.第13章第2节 基本图形位置关系题型1 点直线平面的交点交线及包含关系的符号语言表示 题型2 点和直线确定平面及其数量题型3 平面的交线及其性质 题型4 平面分割空间题型5 平行公理 题型6 异面直线的判定题型7 空间中直线与直线之间的位置关系 题型8 空间中直线与直线平行题型9 空间中直线与平面之间的位置关系 题型10 直线与平面平行题型11 直线与平面垂直 题型12 平面与平面之间的位置关系题型13 平面与平面平行▉题型1 点直线平面的交点交线及包含关系的符号语言表示【知识点的认识】在空间几何中,点、直线、平面的交点及包含关系可以用符号语言表示,如(A,B,C)∈平面.【解题方法点拨】﹣符号语言:使用数学符号准确表示几何元素之间的关系.﹣包含关系:利用符号表示点是否在直线或平面上.1.如图所示,用符号语言可表达为( )A.α∩β=m,n α,m∩n=A B.α∩β=m,n∈α,m∩n=AC.α∩β=m,n α,A m,A n D.α∩β=m,n∈α,A∈m,A∈n2.已知空间的一个点P,一条直线l,一个平面α,用集合的语言表述它们之间可能的位置关系,表述正确的是( )A.l∈α B.{P}∈l C.{P}∈α D.P∈α3.“点A在平面α上”用集合符号表示是 .▉题型2 点和直线确定平面及其数量【知识点的认识】在空间几何中,三个不共线的点或一个点和两条不平行的直线可以确定一个平面.点和直线的关系决定平面的唯一性.推论1经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面.推论2经过两条相交直线,有且只有一个平面.推论3经过两条平行直线,有且只有一个平面.【解题方法点拨】﹣确定平面:判断点和直线是否可以确定一个唯一平面.﹣平面数量:确定给定条件下平面的个数.4.下列条件一定能确定一个平面的是( )A.空间三个点B.空间一条直线和一个点C.两条相互垂直的直线D.两条相互平行的直线5.命题“空间中任意3点确定一个平面”是 命题.(填“真”,“假”)6.由一条直线和直线外的3个点可确定平面的个数最多为 .7.如果一条直线与一个平面垂直,那么称此直线与平面构成一个“正交线面对”.在正方体中,由两个顶点确定的直线与由顶点确定的平面构成的“正交线面对”的个数为 .▉题型3 平面的交线及其性质【知识点的认识】两个平面在空间中交于一条直线,称为交线.交线的性质涉及交点、方向等特征.【解题方法点拨】﹣交线计算:确定两个平面交线的方程或位置.﹣性质分析:分析交线的方向和性质,如何利用交线解题.(多选)8.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,∠ACB=90°,AC=BC=CC1=2,E为B1C1的中点,过AE的截面与棱BB1,A1C1分别交于点F,G(G,E,F可能共线),则下列说法中正确的是( )A.存在点F,使得A1F⊥AEB.线段C1G长度的取值范围是[0,1]C.四棱锥C﹣AFEG的体积为2时,点F只能与点B重合D.设截面AFEG,△AEG,△AEF的面积分别为S1,S2,S3,则的最小值为49.在三棱锥P﹣ABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥BC,PA=AB=BC=2,M,N分别为PA,AB的中点,平面α过点M且平行于平面PNC,则α截三棱锥P﹣ABC所得截面图形的形状为 ,截面图形的周长为 .10.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为直角梯形,其中AD∥BC,且AD=2BC,AD=2BC,PA=PB=AD=8,CD=5,CD=5,点E、F分别为棱PD、AD的中点.(1)若,线段AB中点为O,且PO⊥CD,求证:PB⊥AD;(2)若PC=8,请作出四棱锥P﹣ABCD过点B、E、F三点的截面,并求出截面的周长.▉题型4 平面分割空间【知识点的认识】一个平面将三维空间分割为两个部分.多个平面根据平面之间的位置关系可以分割空间成多个区域.【解题方法点拨】﹣空间分割:分析一个平面或多个平面对空间的分割效果.﹣区域计算:计算分割后空间的区域数量和性质.11.两个平面可以将空间分成 个部分.▉题型5 平行公理【知识点的认识】平行公理:过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行.12.已知角α的两边和角β的两边分别平行且α=80°,则β= .13.如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行,那么这两个角 .▉题型6 异面直线的判定【知识点的认识】(1)判定空间直线是异面直线方法:①根据异面直线的定义;②异面直线的判定定理.14.如图,已知A、B、C、D、E、F、G分别是正方体所在棱的中点,则下列直线中与直线EF异面的是( )A.直线AB B.直线AC C.直线AD D.直线AG15.将下面的平面图形(每个点都是正三角形的顶点或边的中点)沿虚线折成一个四面体后,直线MN与PQ是异面直线的是( )A.①④ B.②③ C.①② D.③④16.如图所示,长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AB=1,AD=2,AA1=3,P是线段A1C1上的动点,则下列直线中,始终与直线BP异面的是( )A.DD1 B.B1C C.D1C D.AC17.如图是一个正方体的平面展开图,在该正方体中,线段AB、CD所在的直线中,与直线EN异面的是 .▉题型7 空间中直线与直线之间的位置关系【知识点的认识】空间两条直线的位置关系:位置关系 共面情况 公共点个数 图示相交直线 在同一平面内 有且只有一个平行直线 在同一平面内 无异面直线 不同时在任何一个平面内 无18.已知a,b是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则下列说法正确的是( )A.若a∥α,b∥α,则a∥bB.若a∥α,a∥b,则b∥αC.若α⊥β,a⊥α,b⊥β,则a⊥bD.若α∥β,a⊥β,a⊥b,则b⊥α(多选)19.已知α,β是平面,m,n是直线,则下列命题正确的是( )A.若m∥n,m⊥α,则n⊥αB.若m⊥α,m⊥β,则α∥βC.若m⊥α,m∥n,n β,则α⊥βD.若m∥α,α∩β=n,则m∥n20.若点A与直线l确定一个平面,则点A与直线的位置关系是点A 直线l(用“∈”、“ ”、“ ”填空).21.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,已知PA⊥平面ABCD,平面PAC⊥平面PCD.(1)证明:AC⊥CD;(2)若四边形ABCD为直角梯形,BA⊥AD,BC∥AD,AD=3,AP=2,BC=1,球O为三棱锥P﹣ACD的外接球.(i)求直线AO与平面PBC的夹角正弦值;(ii)求平面PBC截球O的截面面积.▉题型8 空间中直线与直线平行【知识点的认识】在空间中,若两条直线在同一平面内且不相交,则它们平行.也可以通过平面来判断直线之间的平行关系.【解题方法点拨】﹣平行判断:通过直线的方向向量或平面方程判断直线是否平行.﹣几何性质:分析平行直线的几何性质和应用.22.在空间四边形ABCD的各边AB、BC、CD、DA上依次取E、F、G、H四个中点,当对角线AC=BD时,四边形EFGH是 形.23.过直线外一点只能做一条线与该直线平行. (判断对错)▉题型9 空间中直线与平面之间的位置关系【知识点的认识】空间中直线与平面之间的位置关系:位置关系 公共点个数 符号表示 图示直线在平面内 有无数个公共点 a α直线和平面相交 有且只有一个公共点 a∩α=A直线和平面平行 无 a∥α24.已知m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列结论正确的是( )A.若m∥n,m∥α,则n∥α B.若m⊥α,m⊥β,则α∥βC.若α⊥β,m α,则m⊥β D.若m∥α,m∥β,则α∥β(多选)25.已知点P,直线l,m,n,平面α,β,则下列命题正确的是( )A.若l∥m,m α,则l∥αB.若l⊥m,l⊥n,m∩n=P,m α,n α,则l⊥αC.若l∥α,α∩β=m,l β,则l∥mD.若α⊥β,α∩β=m,l α,l⊥m,则l⊥β▉题型10 直线与平面平行【知识点的认识】1、直线与平面平行的判定定理:如果平面外一条直线和这个平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行.用符号表示为:若a α,b α,a∥b,则a∥α.2、直线与平面平行的判定定理的实质是:对于平面外的一条直线,只需在平面内找到一条直线和这条直线平行,就可判定这条直线必和这个平面平行.即由线线平行得到线面平行.1、直线和平面平行的性质定理:如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行.用符号表示为:若a∥α,a β,α∩β=b,则a∥b.2、直线和平面平行的性质定理的实质是:已知线面平行,过已知直线作一平面和已知平面相交,其交线必和已知直线平行.即由线面平行 线线平行.由线面平行 线线平行,并不意味着平面内的任意一条直线都与已知直线平行.正确的结论是:a∥α,若b α,则b与a的关系是:异面或平行.即平面α内的直线分成两大类,一类与a平行有无数条,另一类与a异面,也有无数条.26.已知直线a和直线b异面,直线c⊥a,c⊥b,a∥平面α,b∥平面α,则直线c与平面α的位置关系是( )A.平行 B.垂直 C.斜交 D.不确定27.如图,在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,,,若MN∥平面AA1C1C,则线段MN的长度的最小值为( )A. B. C. D.28.如图,已知点P在平行四边形ABCD所在平面外,E为线段AD上靠近A的三等分点,F为线段PC上一点,当PA∥平面BEF时, .29.如图,在三棱锥P﹣ABC中,AP=AB,M,N分别为棱PB,PC的中点,BC⊥平面PAB.(1)求证:BC∥平面AMN;(2)求证:平面AMN⊥平面PBC.▉题型11 直线与平面垂直【知识点的认识】直线与平面垂直:如果一条直线l和一个平面α内的任意一条直线都垂直,那么就说直线l和平面α互相垂直,记作l⊥α,其中l叫做平面α的垂线,平面α叫做直线l的垂面.直线与平面垂直的判定:(1)定义法:对于直线l和平面α,l⊥α l垂直于α内的任一条直线.(2)判定定理1:如果两条平行直线中的一条垂直于一个平面,那么另一条也垂直于这个平面.(3)判定定理2:如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这条直线垂直于这个平面.直线与平面垂直的性质:①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.符号表示为:a⊥α,b⊥α a∥b②由定义可知:a⊥α,b α a⊥b.30.如图,在棱长为2的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点M、N分别在线段AD1和B1C1上,给出下列命题:①有且仅有一条直线MN与AD1垂直;②存在点M、N,使△MBN为等边三角形,则( )A.①、②均为真命题B.①、②均为假命题C.①为真命题,②为假命题D.①为假命题,②为真命题31.如图,在四棱锥D1﹣ABCD中,D1D⊥平面ABCD,四边形ABCD是正方形,且D1D=DA=DC=3,E,F分别为D1B的三等分点,若P为底面ABCD上的一个动点,则|PE|+|PF|的最小值为( )A. B. C. D.(多选)32.在正三棱柱ABC﹣A1B1C1中,D为BC中点,则( )A.AD⊥A1C B.B1C1⊥平面AA1DC.AD∥A1B1 D.CC1∥平面AA1D▉题型12 平面与平面之间的位置关系【知识点的认识】平面与平面之间的位置关系:位置关系 公共点个数 符号表示 图示两平面平行 无 α∥β两平面相交 有一条公共直线 α∩β=l33.已知m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列命题正确的是( )A.若α∥β,m α,n β,则m∥nB.若α⊥β,m∥α,n∥β,则m⊥nC.若m⊥α,n⊥β,m∥n,则α⊥βD.若m⊥n,m⊥α,n⊥β,则α⊥β34.已知l,m,n是空间中三条不同的直线,α,β为两个不同的平面,则下列说法正确的是( )A.若m⊥l,n⊥l,则m∥nB.若m α,n α,l⊥m,l⊥n,则l⊥αC.若m α,n α,m∥β,n∥β,则α∥βD.若α⊥β,α∩β=m,n α,n⊥m,则n⊥β35.已知直线m和三个不重合的平面α,β,γ,则下列结论正确的是( )A.若m∥α,m∥β,则α∥βB.若α⊥β,α⊥γ,则β∥γC.若α⊥β,m α,则m⊥βD.若α⊥γ,β⊥γ,α∩β=m,则m⊥γ▉题型13 平面与平面平行【知识点的认识】两个平面平行的判定:(1)两个平面平行的判定定理: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)垂直于同一直线的两个平面平行.即a⊥α,且a⊥β,则α∥β.(3)平行于同一个平面的两个平面平行.即α∥γ,β∥γ,则α∥β.平面与平面平行的性质:性质定理1:两个平面平行,在一个平面内的任意一条直线平行于另外一个平面.性质定理2:如果两个平行平面同时与第三个平面相交,那么它们的交线平行.性质定理3:一条直线垂直于两个平行平面中的一个平面,它也垂直于另一个平面.36.已知m,n是两条不同的直线,α,β为两个不同的平面,且m α,n β,则“m∥n”是“α∥β”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件(多选)37.在正三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB=AA1,D为BC中点,点P是线段B1C1上的动点,则( )A.AD⊥CPB.有且仅有一个点P,使得A1B∥CPC.有且仅有一个点P,使得A1P⊥BPD.有且仅有一个点P,使得平面AB1D∥平面A1PC38.若平面α∥平面β,a α,b β,则直线a与b的位置关系不可能是 .(填“相交”、“平行”、“异面”之一) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第13章第2节 基本图形位置关系 2025-2026学年高中数学必修二同步复习讲义(苏教版2019)(原卷版) .docx 第13章第2节 基本图形位置关系 2025-2026学年高中数学必修二同步复习讲义(苏教版2019)(解析版).docx