(江蘇專版)2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第八章 立體幾何學(xué)案 文
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1、 第八章 立體幾何 第一節(jié)空間幾何體的表面積與體積 1.圓柱、圓錐、圓臺的側(cè)面展開圖及側(cè)面積公式 圓柱 圓錐 圓臺 側(cè)面展開圖 側(cè)面積公式 S圓柱側(cè)=2πrl S圓錐側(cè)=πrl S圓臺側(cè)=π(r+r′)l 2.空間幾何體的表面積與體積公式 名稱 幾何體 表面積 體積 柱體(棱柱和圓柱) S表面積=S側(cè)+2S底 V=Sh 錐體(棱錐和圓錐) S表面積=S側(cè)+S底 V=Sh 臺體(棱臺和圓臺) S表面積=S側(cè)+S上+S下 V=(S上+S下+)h 球 S=4πR2 V=πR3 [小題體驗] 1.(2018
2、·南京高三年級學(xué)情調(diào)研)將一個正方形繞著它的一邊所在的直線旋轉(zhuǎn)一周,所得圓柱的體積為27π cm3,則該圓柱的側(cè)面積為________cm2. 解析:設(shè)正方形的邊長為a cm,則πa2·a=27π,得a=3,所以側(cè)面積2π×3×3=18π cm2. 答案:18π 2.(2018·海安高三質(zhì)量測試)已知正三棱錐的體積為36 cm3,高為4 cm,則底面邊長為________cm. 解析:設(shè)正三棱錐的底面邊長為a cm,則其面積為S=a2,由題意知×a2×4=36,解得a=6. 答案:6 3.正三棱柱ABC-A1B1C1的底面邊長為2,側(cè)棱長為,D為BC中點,則三棱錐A-B1DC1的體
3、積為________. 解析:在正三棱柱ABC-A1B1C1中, 因為AD⊥BC,AD⊥BB1,BB1∩BC=B, 所以AD⊥平面B1DC1. 所以VA-B1DC1=S△B1DC1·AD=××2××=1. 答案:1 1.求組合體的表面積時,組合體的銜接部分的面積問題易出錯. 2.易混側(cè)面積與表面積的概念. [小題糾偏] 1.(教材習(xí)題改編)圓柱的底面直徑與高都等于球的直徑,則球的體積與圓柱體積之比為________,球的表面積與圓柱的側(cè)面積之比為________. 答案:2∶3 1∶1 2.已知某正三棱錐的高為1,體積為,則該正三棱錐的側(cè)面積為________.
4、 解析:如圖,設(shè)正三棱錐為V-ABC,其底面邊長為a,VO為正三棱錐的高,所以V=×a2×1=,所以a=2,所以O(shè)H=×2×=,所以斜高VH=2+12=,所以側(cè)面積S=3××2×=2. 答案:2 [題組練透] 1.棱長為2的正四面體的表面積是________. 解析:每個面的面積為:×2×2×=.所以正四面體的表面積為4. 答案:4 2.一個六棱錐的體積為2,其底面是邊長為2的正六邊形,側(cè)棱長都相等,則該六棱錐的側(cè)面積為________. 解析:由題意可知該六棱錐為正六棱錐,正六棱錐的高為h,側(cè)面的斜高為h′. 由題意,得×6××22×h=2, 所以h=1,
5、所以斜高h′==2, 所以S側(cè)=6××2×2=12. 答案:12 3.如圖所示,在邊長為5+的正方形ABCD中,以A為圓心畫一個扇形,以O(shè)為圓心畫一個圓,M,N,K為切點,以扇形為圓錐的側(cè)面,以圓O為圓錐底面,圍成一個圓錐,則圓錐的表面積為________. 解析:設(shè)圓錐的母線長為l,底面半徑為r, 由已知條件解得r=,l=4, 所以圓錐的表面積等于扇形AEF和圓O的面積之和, 所以圓錐的表面積S=πrl+πr2=10π. 答案:10π [謹記通法] 幾何體的表面積的求法 (1)求表面積問題的思路是將立體幾何問題轉(zhuǎn)化為平面問題,即空間圖形平面化,這是解決立體幾何的主要出發(fā)
6、點. (2)求不規(guī)則幾何體的表面積時,通常將所給幾何體分割成基本的柱、錐、臺體,先求這些柱、錐、臺體的表面積,再通過求和或作差求得幾何體的表面積. [典例引領(lǐng)] 1.(2018·蘇州高三暑假測試)如圖,正四棱錐P-ABCD的底面一邊AB的長為2 cm,側(cè)面積為8 cm2,則它的體積為________cm3. 解析:記正四棱錐P-ABCD的底面中心為點O,棱AB的中點為H,連結(jié)PO,HO,PH,則PO⊥平面ABCD,因為正四棱錐的側(cè)面積為8 cm2,所以8=4××2×PH,解得PH=2,在Rt△PHO中,HO=,所以PO=1,所以VP-ABCD=·S正方形ABCD·PO=4
7、 cm3. 答案:4 2.已知正六棱柱的側(cè)面積為72 cm2,高為6 cm,那么它的體積為________ cm3. 解析:設(shè)正六棱柱的底面邊長為x cm,由題意得6x×6=72,所以x=2 cm,于是其體積V=×22×6×6=36 cm3. 答案:36 [由題悟法] 有關(guān)幾何體體積的類型及解題策略 常見類型 解題策略 球的體積問題 直接利用球的體積公式求解,在實際問題中要根據(jù)題意作出圖形,構(gòu)造直角三角形確定球的半徑 錐體、柱體的體積問題 根據(jù)題設(shè)條件求出所給幾何體的底面積和高,直接套用公式求解 不規(guī)則幾何體的體積問題 常用分割或補形的思想,若幾何體的底不規(guī)則,也需
8、采用同樣的方法,將不規(guī)則的幾何體或平面圖形轉(zhuǎn)化為規(guī)則的幾何體或平面圖形,易于求解 [即時應(yīng)用] 1.已知矩形ABCD的頂點都在半徑為4的球O的球面上,且AB=6,BC=2,則棱錐O-ABCD的體積為________. 解析:如圖,連結(jié)AC,BD交于H,連結(jié)OH.在矩形ABCD中,由AB=6,BC=2可得BD=4,所以BH=2,在Rt△OBH中,由OB=4,所以O(shè)H=2,所以四棱錐O-ABCD的體積V=×6×2×2=8. 答案:8 2.(2018·南通調(diào)研)如圖,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,若各棱長均為2,且M為A1C1的中點,則三棱錐M-AB1C的體積是__
9、______. 解析:在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥平面A1B1C1,則AA1⊥B1M.因為B1M是正三角形的中線,所以B1M ⊥A1C1.因為A1C1∩AA1=A1,所以B1M⊥平面ACC1A1,則VM-AB1C=VB1-ACM=××AC×AA1×B1M=××2×2×=. 答案: [鎖定考向] 與球有關(guān)的切、接問題是每年高考的熱點,也是難點,題型多為填空題. 常見的命題角度有: (1)球與柱體的切、接問題; (2)球與錐體的切、接問題. [題點全練] 角度一:球與柱體的切、接問題 1.已知直三棱柱ABC-A1B1C1的6個頂點都在球O的球面上
10、,若AB=3,AC=4,AB⊥AC,AA1=12,則球O的半徑為________. 解析:如圖,由球心作平面ABC的垂線,則垂足為BC的中點M.又AM=BC==,OM=AA1=6,所以球O的半徑R=OA= =. 答案: 2.(2017·江蘇高考)如圖,在圓柱O1O2內(nèi)有一個球O,該球與圓柱的上、下底面及母線均相切.記圓柱O1O2的體積為V1,球O的體積為V2,則的值是________. 解析:設(shè)球O的半徑為R,因為球O與圓柱O1O2的上、下底面及母線均相切,所以圓柱的底面半徑為R、高為2R,所以==. 答案: 角度二:球與錐體的切、接問題 3.已知正三棱錐的高為1,底面邊長為
11、2,內(nèi)有一個球與四個面都相切,則棱錐的內(nèi)切球的半徑為________. 解析:如圖,過點P作PD⊥平面ABC于點D,連接AD并延長交BC于點E,連接PE, 因為△ABC是正三角形, 所以AE是BC邊上的高和中線,D為△ABC的中心. 因為AB=2, 所以S△ABC=3,DE=1,PE=. 所以S表=3××2×+3=3+3. 因為PD=1,所以三棱錐的體積V=×3×1=. 設(shè)球的半徑為r,以球心O為頂點,三棱錐的四個面為底面把正三棱錐分割為四個小棱錐, 則r==-1. 答案:-1 4.(2017·全國卷Ⅰ)已知三棱錐S -ABC的所有頂點都在球O的球面上,SC是球O的直徑.
12、若平面SCA⊥平面SCB,SA=AC,SB=BC,三棱錐S -ABC的體積為9,則球O的表面積為________. 解析:如圖,連接AO,OB, 因為SC為球O的直徑, 所以點O為SC的中點, 因為SA=AC,SB=BC, 所以AO⊥SC,BO⊥SC, 因為平面SCA⊥平面SCB,平面SCA∩平面SCB=SC, 所以AO⊥平面SCB, 設(shè)球O的半徑為R, 則OA=OB=R,SC=2R. 所以VS -ABC=VA-SBC=×S△SBC×AO =××AO, 即9=××R,解得 R=3, 所以球O的表面積為S=4πR2=4π×32=36π. 答案:36π [通法在握]
13、 “切”“接”問題處理的注意事項 (1)“切”的處理 解決與球的內(nèi)切問題主要是指球內(nèi)切多面體與旋轉(zhuǎn)體,解答時首先要找準(zhǔn)切點,通過作截面來解決.如果內(nèi)切的是多面體,則作截面時主要抓住多面體過球心的對角面來作. (2)“接”的處理 把一個多面體的幾個頂點放在球面上即為球的外接問題.解決這類問題的關(guān)鍵是抓住外接的特點,即球心到多面體的頂點的距離等于球的半徑. [演練沖關(guān)] 1.(2018·太湖高級中學(xué)檢測)一個六棱柱的底面是正六邊形,側(cè)棱垂直于底面,所有棱的長都為1,頂點都在同一個球面上,則該球的體積為________. 解析:由題意知六棱柱的底面正六邊形的外接圓半徑r=1,其高h=1
14、,所以球半徑為R== =,所以該球的體積V=πR3=×3π=. 答案: 2.三棱錐P-ABC中,AB=BC=,AC=6,PC⊥平面ABC,PC=2,則該三棱錐的外接球表面積為________. 解析:由題可知,△ABC中AC邊上的高為=,球心O在底面ABC的投影即為△ABC的外心D,設(shè)DA=DB=DC=x,所以x2=32+(-x)2,解得x=,所以R2=x2+2=+1=(其中R為三棱錐外接球的半徑),所以外接球的表面積S=4πR2=π. 答案:π 3.如圖,已知球O是棱長為1的正方體ABCD-A1B1C1D1的內(nèi)切球,則平面ACD1截球O的截面面積為________. 解析:平
15、面ACD1截球O的截面為△ACD1的內(nèi)切圓.因為正方體的棱長為1,所以AC=CD1=AD1=,所以內(nèi)切圓的半徑r=×tan 30°=,所以S=πr2=π×=π. 答案: 一抓基礎(chǔ),多練小題做到眼疾手快 1.一個球的表面積是16π,那么這個球的體積為________. 解析:設(shè)球的半徑為R,因為表面積是16π,所以4πR2=16π,解得R=2.所以體積為πR3=. 答案:π 2.(2018·徐州高三年級期中考試)各棱長都為2的正四棱錐的體積為________. 解析:由題意得,底面對角線長為2,所以正四棱錐的高為=,所以正四棱錐的體積V=Sh=×22×=. 答案:
16、 3.(2018·蘇錫常鎮(zhèn)調(diào)研)設(shè)棱長為a的正方體的體積和表面積分別為V1,S1,底面半徑和高均為r的圓錐的體積和側(cè)面積分別為V2,S2,若=,則的值為________. 解析:法一:由題意知V1=a3,S1=6a2, V2=πr3,S2=πr2, 由=得=, 得a=r,從而=. 法二:不妨設(shè)V1=27,V2=9π,故V1=a3=27,即a=3,所以S1=6a2=54. 如圖所示,又V2=h×πr2=πr3=9π,即r=3,所以l=r,即S2=l×2πr=πr2=9π, 所以==. 答案: 4.(2017·南京、鹽城、連云港、徐州二模)如圖,正三棱柱ABC-A1B1C1中
17、,AB=4,AA1=6.若E,F(xiàn)分別是棱BB1,CC1上的點,則三棱錐A-A1EF的體積是________. 解析:因為在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1∥BB1,AA1?平面AA1C1C,BB1?平面AA1C1C,所以BB1∥平面AA1C1C,從而點E到平面AA1C1C的距離就是點B到平面AA1C1C的距離,作BH⊥AC,垂足為點H,由于△ABC是正三角形且邊長為4,所以BH=2,從而三棱錐A-A1EF的體積VA-A1EF=VE-A1AF=S△A1AF·BH=××6×4×2=8. 答案:8 5.(2018·鎮(zhèn)江期末)一個圓錐的側(cè)面積等于底面面積的2倍,若圓錐底面半徑為 cm,則圓
18、錐的體積是______cm3. 解析:設(shè)圓錐的母線長為l,高為h. 圓錐的側(cè)面積等于S側(cè)=(2π×)×l, 圓錐的底面面積為S底=π()2=3π, 又因為圓錐的側(cè)面積等于底面面積的2倍, 故S側(cè)=(2π×)×l=6π, 解得l=2,h==3, 圓錐的體積V=S底×h=×3π×3=3π. 答案:3π 6.(2018·蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))如圖,正方體ABCD-A1B1C1D1的棱長為1,P是棱BB1的中點,則四棱錐P-AA1C1C的體積為________. 解析:四棱錐P-AA1C1C可看作:半個正方體割去三棱錐P-ABC和P-A1B1C1. 所以VP-AA1C1C=VABCD-A
19、1B1C1D1-VP-ABC-VP-A1B1C1=--=. 答案: 二保高考,全練題型做到高考達標(biāo) 1.(2018·揚州模擬)圓臺的一個底面周長是另一個底面周長的3倍,母線長為3,圓臺的側(cè)面積為84π,則圓臺較小底面的半徑為________. 解析:設(shè)圓臺較小底面半徑為r, 則另一底面半徑為3r. 由S=π(r+3r)·3=84π,解得r=7. 答案:7 2.已知正三棱柱的各條棱長均為a,圓柱的底面直徑和高均為b.若它們的體積相等,則a3∶b3的值為________. 解析:由題意可得·a2··a=π2·b, 即a3=πb3,則==. 答案: 3.(2018·常州期末
20、)以一個圓柱的下底面為底面,并以圓柱的上底面圓心為頂點作圓錐,若所得的圓錐底面半徑等于圓錐的高,則圓錐的側(cè)面積與圓柱的側(cè)面積的比值為________. 解析:如圖,由題意可得圓柱的側(cè)面積為S1=2πrh=2πr2.圓錐的母線l==r,故圓錐的側(cè)面積為S2=×2πr×l=πr2,所以S2∶S1=∶2. 答案: 4.(2018·蘇北四市一模)將斜邊長為4的等腰直角三角形繞其斜邊所在直線旋轉(zhuǎn)一周,則所形成的幾何體的體積是________. 解析:因為等腰直角三角形的斜邊長為4,所以斜邊上的高為2,故旋轉(zhuǎn)后的幾何體為兩個大小相等的圓錐的組合體,圓錐的底面半徑為2,高為2,因此,幾何體的體積為V
21、=2×π×22×2=. 答案: 5.(2018·泰州中學(xué)高三學(xué)情調(diào)研)在正方體ABCD-A1B1C1D1中,P為AA1中點,Q為CC1的中點,AB=2,則三棱錐B-PQD的體積為________. 解析:如圖,連結(jié)PQ,則PQ∥AC,取PQ的中點G,連結(jié)BG,DG,可得BG⊥PQ,DG⊥PQ,又BG∩DG=G,則PQ⊥平面BGD,在Rt△BPG中,由BP=,PG=,可得BG=,同理可得DG=,則△BDG邊BD上的高為=1,所以S△BDG=×2×1=,則VB-PQD=××2=. 答案: 6.已知高與底面半徑相等的圓錐的體積為,其側(cè)面積與高為2的圓柱OO1的側(cè)面積相等,則圓柱OO1的體
22、積為________. 解析:設(shè)圓錐的底面半徑為r,圓柱OO1的底面半徑為R,因為高與底面半徑相等的圓錐的體積為,所以πr2·r=,所以r=2.又圓錐的側(cè)面積與高為2的圓柱OO1的側(cè)面積相等,所以π·r·r=2πR·2,所以R=1,所以圓柱OO1的體積為πR2·2=2π. 答案:2π 7.(2018·啟東調(diào)研)如圖,Rt△ABC的外接圓⊙O的半徑為5,CE垂直于⊙O所在的平面,BD∥CE,CE=4,BD=2,ED=2,若M為ED的中點,則VM-ACB=________. 解析:如圖,過D作DH⊥CE于H,則BC=DH,在Rt△EDH中,由ED=2,EH=EC-DB=2,得BC=DH=6
23、,所以在Rt△ABC中,AB=10,BC=6,所以AC=8,即S△ABC=24,又因為CE垂直于⊙O所在的平面,BD∥CE,M為ED的中點,所以M到平面ABC的距離為3,所以VM-ACB=S△ABC×3=24. 答案:24 8.(2018·連云港調(diào)研)已知正四棱錐的頂點都在同一球面上,且該棱錐的高為4,底面邊長為2,則該球的表面積為________. 解析:如圖,正四棱錐P-ABCD的外接球的球心O在它的高PO1上,設(shè)球的半徑為R,因為底面邊長為2,所以AC=4.在Rt△AOO1中,R2=(4-R)2+22,所以R=,所以球的表面積S=4πR2=25π. 答案:25π 9.如圖,在四
24、邊形ABCD中,∠DAB=90°,∠ADC=135°,AB=5,CD=2,AD=2,求四邊形ABCD繞AD旋轉(zhuǎn)一周所成幾何體的表面積及體積. 解:由已知得:CE=2,DE=2,CB=5,S表面=S圓臺側(cè)+S圓臺下底+S圓錐側(cè)=π(2+5)×5+π×25+π×2×2=(60+4)π,V=V圓臺-V圓錐=(π·22+π·52+)×4-π×22×2=π. 10.一個倒圓錐形容器,它的軸截面是正三角形,在容器內(nèi)放一個半徑為r的鐵球,并向容器內(nèi)注水,使水面恰好與鐵球面相切.將球取出后,容器內(nèi)的水深是多少? 解:如圖,作軸截面,設(shè)球未取出時,水面高PC=h,球取出后,水面高PH=x.根據(jù)題設(shè)條件
25、可得AC=r,PC=3r,則以AB為底面直徑的圓錐容積為V圓錐=π×AC2×PC=π(r)2×3r=3πr3. V球=πr3. 球取出后,水面下降到EF,水的體積為 V水=π×EH2×PH=π(PHtan 30°)2PH=πx3. 又V水=V圓錐-V球,則πx3=3πr3-πr3, 解得x=r.故球取出后,容器內(nèi)水深為r. 三上臺階,自主選做志在沖刺名校 1.已知底面邊長為1,側(cè)棱長為的正四棱柱的各頂點均在同一個球面上,則該球的體積為________. 解析:依題意可知正四棱柱體對角線的長度等于球的直徑,可設(shè)球半徑為R,則2R==2,解得R=1,所以V=R3=. 答案:
26、2.三棱錐P-ABC中,PA⊥平面ABC且PA=2,△ABC是邊長為的等邊三角形,則該三棱錐外接球的表面積為________. 解析:由題意得,此三棱錐外接球即為以△ABC為底面、以PA為高的正三棱柱的外接球,因為△ABC的外接圓半徑r=××=1,外接球球心到△ABC的外接圓圓心的距離d=1,所以外接球的半徑R==,所以三棱錐外接球的表面積S=4πR2=8π. 答案:8π 3.如圖是一個以A1B1C1為底面的直三棱柱被一平面所截得到的幾何體,截面為ABC,已知A1B1=B1C1=2,∠A1B1C1=90°,AA1=4,BB1=3,CC1=2,求: (1)該幾何體的體積. (2)截面A
27、BC的面積. 解:(1)過C作平行于A1B1C1的截面A2B2C,交AA1,BB1分別于點A2,B2. 由直三棱柱性質(zhì)及∠A1B1C1=90°可知B2C⊥平面ABB2A2, 則該幾何體的體積V=VA1B1C1-A2B2C+VC-ABB2A2=×2×2×2+××(1+2)×2×2=6. (2)在△ABC中,AB==, BC==, AC==2. 則S△ABC=×2×=. 第二節(jié)點、線、面之間的位置關(guān)系 1.平面的基本性質(zhì) (1)公理1:如果一條直線上的兩點在一個平面內(nèi),那么這條直線上所有的點都在這個平面內(nèi). (2)公理2:如果兩個平面有一個公共點,那么它們還有
28、其他公共點,這些公共點的集合是經(jīng)過這個公共點的一條直線. (3)公理3:經(jīng)過不在同一條直線上的三點,有且只有一個平面. 2.空間中兩直線的位置關(guān)系 (1)空間中兩直線的位置關(guān)系 (2)異面直線所成的角 ①定義:設(shè)a,b是兩條異面直線,經(jīng)過空間任一點O,作直線a′∥a,b′∥b,把a′與b′所成的銳角(或直角)叫做異面直線a與b所成的角. ②范圍:. (3)公理4:平行于同一條直線的兩條直線互相平行. (4)定理:如果一個角的兩邊和另一個角的兩邊分別平行并且方向相同,那么這兩個角相等. [小題體驗] 1.“點P在直線m上,m在平面α內(nèi)”可表示為________. 解析:
29、點在直線上用“∈”,直線在平面上用“?”. 答案:P∈m,m?α 2.平面α∩β=l,點A∈α,點B∈α,且C?l,C∈β,又AB∩l=R,如圖所示,過A,B,C三點確定的平面為γ,則β∩γ=________. 解析:由已知條件可知,C∈γ,AB∩l=R,AB?γ,所以R∈γ.又因為C,R∈β,故β∩γ=CR. 答案:CR 3.以下四個命題中,正確命題的個數(shù)是________. ①不共面的四點中,其中任意三點不共線; ②若點A,B,C,D共面,點A,B,C,E共面,則A,B,C,D,E共面; ③若直線a,b共面,直線a,c共面,則直線b,c共面; ④依次首尾相接的四條線段
30、必共面. 解析:①顯然是正確的,可用反證法證明;②中若A,B,C三點共線,則A,B,C,D,E五點不一定共面;③構(gòu)造長方體或正方體,如圖,顯然b,c異面,故不正確;④中空間四邊形中四條線段不共面.故正確的個數(shù)為1. 答案:1 1.異面直線易誤解為“分別在兩個不同平面內(nèi)的兩條直線為異面直線”,實質(zhì)上兩異面直線不能確定任何一個平面,因此異面直線既不平行,也不相交. 2.直線與平面的位置關(guān)系在判斷時最易忽視“線在面內(nèi)”. 3.不共線的三點確定一個平面,一定不能丟掉“不共線”條件. [小題糾偏] 1.(2018·南京名校聯(lián)考)已知直線a和平面α,β,α∩β=l,a?α,a?β,且
31、a在α,β內(nèi)的射影分別為直線b和c,則直線b和c的位置關(guān)系是________. 解析:依題意,直線b和c的位置關(guān)系可能是相交、平行或異面. 答案:相交、平行或異面 2.在下列四個命題中,正確命題的個數(shù)為________. ①a,b是異面直線,則存在分別過a,b的平面α,β,使α∥β; ②a,b是異面直線,則存在分別過a,b的平面α,β,使α⊥β; ③a,b是異面直線,若直線c,d分別與a,b都相交,則c,d也是異面直線; ④a,b是異面直線,則存在平面α過a且與b垂直. 解析:因為a,b是異面直線,所以可以作出兩個平面α,β分別過a,b,并使α∥β,所以①正確;因為a,b是
32、異面直線,所以存在兩個互相垂直的平面分別過a,b,所以②正確;因為a,b是異面直線,若直線c,d與a,b分別都相交,則c,d相交或異面,所以③不正確;因為a,b是異面直線,若a,b垂直,則存在平面α過a且與b垂直,若a,b不垂直,則不存在平面α過a且與b垂直,④不正確. 答案:2 3.四條線段順次首尾相連,它們最多可確定的平面?zhèn)€數(shù)有________個. 解析:首尾相連的四條線段每相鄰兩條確定一個平面,所以最多可以確定4個平面. 答案:4 [題組練透] 1.如圖所示,在正方體ABCD-A1B1C1D1中,E,F(xiàn)分別是AB,AA1的中點.求證: (1)E,C,D1,
33、F四點共面;
(2)CE,D1F,DA三線共點.
證明:(1)如圖,連結(jié)EF,A1B,CD1.
因為E,F(xiàn)分別是AB,AA1的中點,
所以EF∥A1B.
又A1B∥CD1,
所以EF∥CD1,
所以E,C,D1,F(xiàn)四點共面.
(2)因為EF∥CD1,EF 34、α相交于點E,G,H,F(xiàn),求證:E,F(xiàn),G,H四點必定共線.
證明:因為AB∥CD,
所以AB,CD確定一個平面β.
又因為AB∩α=E,AB?β,
所以E∈α,E∈β,
即E為平面α與β的一個公共點.
同理可證F,G,H均為平面α與β的公共點,
因為兩個平面有公共點,它們有且只有一條通過公共點的公共直線,
所以E,F(xiàn),G,H四點必定共線.
[謹記通法]
1.證明點共線問題的常用方法
公理法
先找出兩個平面,然后證明這些點都是這兩個平面的公共點,再根據(jù)公理3證明這些點都在交線上
同一法
選擇其中兩點確定一條直線,然后證明其余點也在該直線上
2.證明線共點問題的 35、常用方法
先證兩條直線交于一點,再證明第三條直線經(jīng)過該點.
3.證明點、直線共面問題的常用方法
納入平面法
先確定一個平面,再證明有關(guān)點、線在此平面內(nèi)
輔助平面法
先證明有關(guān)的點、線確定平面α,再證明其余元素確定平面β,最后證明平面α,β重合
[典例引領(lǐng)]
如圖,在正方體ABCD -A1B1C1D1中,M,N分別為棱C1D1,C1C的中點,有以下四個結(jié)論:
①直線AM與CC1是相交直線;
②直線AM與BN是平行直線;
③直線BN與MB1是異面直線;
④直線AM與DD1是異面直線.
其中正確的結(jié)論的序號為________.
解析:直線AM與CC1是異面直 36、線,直線AM與BN也是異面直線,所以①②錯誤.點B,B1,N在平面BB1C1C中,點M在此平面外,所以BN,MB1是異面直線.同理AM,DD1也是異面直線.
答案:③④
[由題悟法]
[即時應(yīng)用]
1.上面例題中正方體ABCD-A1B1C1D1的棱所在直線中與直線AB是異面直線的有________條.
解析:與AB異面的有4條:CC1,DD1,A1D1,B1C1.
答案:4
2.在圖中,G,N,M,H分別是正三棱柱的頂點或所在棱的中點,則表示直線GH,MN是異面直線的圖形的是______.(填上所有正確答案的序號)
解析:圖①中,直線GH∥MN;圖②中,G,H,N三 37、點共面,但M?平面GHN,因此直線GH與MN異面;圖③中,連結(jié)MG,GM∥HN,因此GH與MN共面;圖④中,G,M,N共面,但H?平面GMN,因此GH與MN異面.所以在圖②④中,GH與MN異面.
答案:②④
[典例引領(lǐng)]
如圖,已知不共面的三條直線a,b,c相交于點P,A∈a,B∈a,C∈b,D∈c,求證:AD與BC是異面直線.
證明:法一:(反證法)假設(shè)AD和BC共面,所確定的平面為α,那么點P,A,B,C,D都在平面α內(nèi),
所以直線a,b,c都在平面α內(nèi),
與已知條件a,b,c不共面矛盾,假設(shè)不成立,
所以AD和BC是異面直線.
法二:(直接證法)因為a∩c= 38、P,
所以它們確定一個平面,
設(shè)為α,由已知C?平面α,B∈平面α,
則BC?平面α,
又AD?平面α,B?AD,
所以AD和BC是異面直線.
[由題悟法]
證明直線異面通常用反證法,證明兩直線不可能平行、相交或證明兩直線不可能共面,從而可得兩直線異面.有時也可以用直接法證明.
[即時應(yīng)用]
如圖所示,正方體ABCD-A1B1C1D1中,M,N分別是A1B1,B1C1的中點.問:
(1)AM和CN是否是異面直線?說明理由;
(2)D1B和CC1是否是異面直線?說明理由.
解:(1)AM與CN不是異面直線.理由如下:
連結(jié)MN,A1C1,AC.
因為M,N分別是A 39、1B1,B1C1的中點,所以MN∥A1C1.
又因為A1A∥C1C,A1A=C1C,
所以四邊形A1ACC1為平行四邊形,
所以A1C1∥AC,所以MN∥AC,
所以A,M,N,C在同一平面內(nèi),故AM和CN不是異面直線.
(2)D1B與CC1是異面直線.證明如下:
因為ABCD-A1B1C1D1是正方體,
所以B,C,C1,D1不共面.
假設(shè)D1B與CC1不是異面直線,
則存在平面α,使D1B?平面α,CC1?平面α,
所以D1,B,C,C1∈α,與ABCD-A1B1C1D1是正方體矛盾.
所以假設(shè)不成立,即D1B與CC1是異面直線.
一抓基礎(chǔ),多練小題做到眼疾手 40、快
1.設(shè)P表示一個點,a,b表示兩條直線,α,β表示兩個平面,給出下列四個命題,其中正確命題的序號是________.
①P∈a,P∈α?a?α;
②a∩b=P,b?β?a?β;
③a∥b,a?α,P∈b,P∈α?b?α;
④α∩β=b,P∈α,P∈β?P∈b.
答案:③④
2.如圖,在空間四邊形ABCD中,M∈AB,N∈AD,若=,則直線MN與平面BDC的位置關(guān)系是________.
解析:因為=,所以MN∥BD,
又MN?平面BCD,BD?平面BCD,
所以MN∥平面BDC.
答案:平行
3.若平面α,β相交,在α,β內(nèi)各取兩點,這四點都不在交線上,這四點能確定_ 41、_______個平面.
解析:如果這四點在同一平面內(nèi),那么確定一個平面;如果這四點不共面,則任意三點可確定一個平面,所以可確定四個.
答案:1或4
4.如圖,平行六面體ABCD -A1B1C1D1中,既與AB共面又與CC1共面的棱有________條.
解析:依題意,與AB和CC1都相交的棱有BC;與AB相交且與CC1平行有棱AA1,BB1;與AB平行且與CC1相交的棱有CD,C1D1.故符合條件的有5條.
答案:5
5.設(shè)a,b,c是空間中的三條直線,下面給出四個命題:
①若a∥b,b∥c,則a∥c;
②若a⊥b,b⊥c,則a∥c;
③若a與b相交,b與c相交,則a與c相 42、交;
④若a?平面α,b?平面β,則a,b一定是異面直線.
上述命題中正確的命題是____(寫出所有正確命題的序號).
解析:由公理4知①正確;當(dāng)a⊥b,b⊥c時,a與c可以相交、平行或異面,故②錯;當(dāng)a與b相交,b與c相交時,a與c可以相交、平行,也可以異面,故③錯;a?α,b?β,并不能說明a與b“不同在任何一個平面內(nèi)”,故④錯.
答案:①
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1.已知A,B,C,D是空間四點,命題甲:A,B,C,D四點不共面,命題乙:直線AC和BD不相交,則甲是乙成立的______條件(填“充分不必要”“必要不充分”“充要”或“既不充分也不必要”).
解析:若 43、A,B,C,D四點不共面,則直線AC和BD不共面,所以AC和BD不相交;若直線AC和BD不相交,若直線AC和BD平行時,A,B,C,D四點共面,所以甲是乙成立的充分不必要條件.
答案:充分不必要
2.在正方體ABCD-A1B1C1D1中,E,F(xiàn)分別是線段BC,CD1的中點,則直線A1B與直線EF的位置關(guān)系是________.
解析:由BC綊AD,AD綊A1D1知,BC綊A1D1,
從而四邊形A1BCD1是平行四邊形,所以A1B∥CD1,
又EF?平面A1BCD1,EF∩D1C=F,則A1B與EF相交.
答案:相交
3.下列命題中,真命題的個數(shù)為________.
①如果兩個平面 44、有三個不在一條直線上的公共點,那么這兩個平面重合;
②兩條直線可以確定一個平面;
③空間中,相交于同一點的三條直線在同一平面內(nèi);
④若M∈α,M∈β,α∩β=l,則M∈l.
解析:根據(jù)公理3,可判斷①是真命題;兩條異面直線不能確定一個平面,故②是假命題;在空間,相交于同一點的三條直線不一定共面(如墻角),故③是假命題;根據(jù)平面的性質(zhì)可知④是真命題.綜上,真命題的個數(shù)為2.
答案:2
4.已知l,m,n為兩兩垂直的三條異面直線,過l作平面α與直線m垂直,則直線n與平面α的關(guān)系是________.
解析:因為l?α,且l與n異面,所以n?α,又因為m⊥α,n⊥m,所以n∥α.
答案 45、:n∥α
5.如圖所示,在空間四邊形ABCD中,點E,H分別是邊AB,AD的中點,點F,G分別是邊BC,CD上的點,且==,則下列說法正確的是______(填序號).
①EF與GH平行;
②EF與GH異面;
③EF與GH的交點M可能在直線AC上,也可能不在直線AC上;
④EF與GH的交點M一定在直線AC上.
解析:連結(jié)EH,F(xiàn)G,如圖所示.
依題意,可得EH∥BD,F(xiàn)G∥BD,
故EH∥FG,所以E,F(xiàn),G,H共面.
因為EH=BD,F(xiàn)G=BD,故EH≠FG,
所以EFGH是梯形,EF與GH必相交,
設(shè)交點為M.因為點M在EF上,
故點M在平面ACB上.同理,點M在平面 46、ACD上,
所以點M是平面ACB與平面ACD的交點,
又AC是這兩個平面的交線,
所以點M一定在直線AC上.
答案:④
6.如圖為正方體表面的一種展開圖,則圖中的四條線段AB,CD,EF,GH在原正方體中互為異面直線的對數(shù)為________對.
解析:平面圖形的翻折應(yīng)注意翻折前后相對位置的變化,則AB,CD,EF和GH在原正方體中,顯然AB與CD,EF與GH,AB與GH都是異面直線,而AB與EF相交,CD與GH相交,CD與EF平行.故互為異面的直線有且只有3對.
答案:3
7.如圖是正四面體的平面展開圖,G,H,M,N分別為DE,BE,EF,EC的中點,在這個正四面體中,
① 47、GH與EF平行;
②BD與MN為異面直線;
③GH與MN成60°角;
④DE與MN垂直.
以上四個命題中,正確命題的序號是________.
解析:還原成正四面體知GH與EF為異面直線,BD與MN為異面直線,GH與MN成60°角,DE⊥MN.
答案:②③④
8.如圖,在四棱錐V-ABCD中,底面ABCD為正方形,E,F(xiàn)分別為側(cè)棱VC,VB上的點,且滿足VC=3EC,AF∥平面BDE,則=________.
解析:連結(jié)AC交BD于點O,連結(jié)EO,取VE的中點M,連結(jié)AM,MF,由VC=3EC?VM=ME=EC,又AO=CO?AM∥EO?AM∥平面BDE,又由題意知AF∥平面B 48、DE,且AF∩AM=A,所以平面AMF∥平面BDE?MF∥平面BDE?MF∥BE?VF=FB?=2.
答案:2
9.(2018·南京一中檢測)如圖,E,F(xiàn)分別是長方體ABCD-A1B1C1D1的棱A1A,C1C的中點.求證:四邊形B1EDF是平行四邊形.
證明:設(shè)Q是DD1的中點,連結(jié)EQ,QC1,如圖.
因為E是AA1的中點,Q是DD1的中點,所以EQ綊A1D1.
又A1D1綊B1C1,所以EQ綊B1C1,
所以四邊形EQC1B1為平行四邊形,所以B1E綊C1Q.
又Q,F(xiàn)分別是D1D,C1C的中點,
所以QD綊C1F,
所以四邊形DQC1F為平行四邊形,所以C1Q綊D 49、F.
故B1E綊DF,所以四邊形B1EDF是平行四邊形.
10.如圖所示,四邊形ABEF和四邊形ABCD都是直角梯形,∠BAD=∠FAB=90°,BC∥AD,BC=AD,BE∥FA,BE=FA,G,H分別為FA,F(xiàn)D的中點.
(1)證明:四邊形BCHG是平行四邊形;
(2)C,D,F(xiàn),E四點是否共面?為什么?說明理由.
解:(1)證明:因為G,H分別為FA,F(xiàn)D的中點,
所以GH∥AD,GH=AD.
又BC∥AD,BC=AD,
所以GH綊BC,所以四邊形BCHG為平行四邊形.
(2)四點共面,理由如下:由BE∥FA,BE=FA,G為FA的中點知,BE∥FG,BE=FG,
所 50、以四邊形BEFG為平行四邊形,所以EF∥BG.
由(1)知BG∥CH,所以EF∥CH,所以EF與CH共面.
又D∈FH,所以C,D,F(xiàn),E四點共面.
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1.如圖所示,設(shè)E,F(xiàn),G,H依次是空間四邊形ABCD邊AB,BC,CD,DA上除端點外的點,==λ,==μ,則下列結(jié)論中正確的是________(填序號).
①當(dāng)λ=μ時,四邊形EFGH是平行四邊形;
②當(dāng)λ≠μ時,四邊形EFGH是梯形;
③當(dāng)λ≠μ時,四邊形EFGH一定不是平行四邊形;
④當(dāng)λ=μ時,四邊形EFGH是梯形.
解析:由==λ,得EH∥BD,且=λ,同理得FG∥BD且=μ,當(dāng)λ= 51、μ時,EH∥FG且EH=FG.當(dāng)λ≠μ時,EH∥FG,但EH≠FG,所以①②③正確,只有④錯誤.
答案:①②③
2.在正方體ABCD-A1B1C1D1中,E,F(xiàn)分別為棱AA1,CC1的中點,則在空間中與三條直線A1D1,EF,CD都相交的直線有________條.
解析:如圖,在A1D1上任取一點P,過點P與直線EF作一個平面α,因為CD與平面α不平行,所以它們相交,設(shè)α∩CD=Q,連結(jié)PQ,則PQ與EF必然相交,即PQ為所求直線.由點P的任意性,知有無數(shù)條直線與A1D1,EF,CD都相交.
答案:無數(shù)
3.如圖所示,三棱柱ABC -A1B1C1,底面是邊長為2的正三角形,側(cè)棱A1A 52、⊥底面ABC,點E,F(xiàn)分別是棱CC1,BB1上的點,點M是線段AC上的動點,EC=2FB=2.
(1)當(dāng)點M在何位置時,BM∥平面AEF?
(2)若BM∥平面AEF,判斷BM與EF的位置關(guān)系,說明理由;并求BM與EF所成的角的余弦值.
解:(1)法一:如圖所示,取AE的中點O,連結(jié)OF,過點O作OM⊥AC于點M.
因為側(cè)棱A1A⊥底面ABC,
所以側(cè)面A1ACC1⊥底面ABC.
又因為EC=2FB=2,
所以O(shè)M∥FB∥EC且OM=EC=FB,
所以四邊形OMBF為矩形,BM∥OF.
因為OF?平面AEF,BM?平面AEF,
故BM∥平面AEF,此時點M為AC的中點.
法 53、二:如圖所示,
取EC的中點P,AC的中點Q,連結(jié)PQ,PB,BQ.
因為EC=2FB=2,所以PE綊BF,
所以PQ∥AE,PB∥EF,
所以PQ∥平面AFE,PB∥平面AEF,
因為PB∩PQ=P,PB,PQ ?平面PBQ,
所以平面PBQ∥平面AEF.
又因為BQ?平面PBQ,
所以BQ∥平面AEF.
故點Q即為所求的點M,此時點M為AC的中點.
(2)由(1)知,BM與EF異面,∠OFE(或∠MBP)就是異面直線BM與EF所成的角或其補角.
易求AF=EF=,MB=OF=,OF⊥AE,
所以cos∠OFE===,
所以BM與EF所成的角的余弦值為.
第三 54、節(jié)直線、平面平行的判定及其性質(zhì)
1.直線與平面平行的判定定理和性質(zhì)定理
文字語言
圖形語言
符號語言
判定定理
如果平面外一條直線和這個平面內(nèi)的一條直線平行,那么這條直線與這個平面平行(簡記為線線平行?線面平行)
?a∥α
性質(zhì)定理
如果一條直線和一個平面平行,經(jīng)過這條直線的平面和這個平面相交,那么這條直線就和交線平行(簡記為“線面平行?線線平行”)
?l∥b
2.平面與平面平行的判定定理和性質(zhì)定理
文字語言
圖形語言
符號語言
判定定理
如果一個平面內(nèi)有兩條相交直線都平行于另一個平面,那么這兩個平面平行
?α∥β
性質(zhì)定理
55、
如果兩個平行平面同時和第三個平面相交,那么所得的兩條交線平行
?a∥b
[小題體驗]
1.(教材習(xí)題改編)已知平面α∥平面β,直線a?α,有下列命題:
①a與β內(nèi)的所有直線平行;
②a與β內(nèi)無數(shù)條直線平行;
③a與β內(nèi)的任意一條直線都不垂直.
其中真命題的序號是________.
答案:②
2.(教材習(xí)題改編)在正方體ABCD-A1B1C1D1中,點E是DD1的中點,則BD1與平面ACE的位置關(guān)系為________.
解析:連結(jié)BD,設(shè)BD∩AC=O,連結(jié)EO,在△BDD1中,點E,O分別是DD1,BD的中點,則EO∥BD1,又因為EO?平面ACE,BD1?平 56、面AEC,所以BD1∥平面ACE.
答案:平行
3.如圖所示,P為矩形ABCD所在平面外一點,矩形對角線交點為O,M為PB的中點,給出下列五個結(jié)論:①PD∥平面AMC;②OM∥平面PCD;③OM∥平面PDA;④OM∥平面PBA;⑤OM∥平面PBC.其中正確的個數(shù)有________.
解析:因為矩形ABCD的對角線AC與BD交于點O,所以O(shè)為BD的中點.在△PBD中,M是PB的中點,所以O(shè)M是△PBD的中位線,OM∥PD,則PD∥平面AMC,OM∥平面PCD,且OM∥平面PDA.因為M∈PB,所以O(shè)M與平面PBA、平面PBC相交,故正確的個數(shù)為3.
答案:3
1.直線與平面 57、平行的判定中易忽視“線在面內(nèi)”這一關(guān)鍵條件.
2.面面平行的判定中易忽視“面內(nèi)兩條相交線”這一條件.
3.如果一個平面內(nèi)有無數(shù)條直線與另一個平面平行,易誤認為這兩個平面平行,實質(zhì)上也可以相交.
[小題糾偏]
1.在長方體的各面中,和其中一條棱平行的平面有______個.
解析:借助長方體的直觀圖易知,在長方體的六個面中,和其中一條棱平行的平面有2個.
答案:2
2.設(shè)α,β是兩個不同的平面,m是直線且m?α,“m∥β ”是“α∥β ”的________條件(填“充分不必要”“必要不充分”“充要”或“既不充分也不必要”).
解析:當(dāng)m∥β時,過m的平面α與β可能平行也可能相交 58、,因而m∥β?/ α∥β;當(dāng)α∥β時,α內(nèi)任一直線與β平行,因為m?α,所以m∥β.綜上知,“m∥β ”是“α∥β ”的必要不充分條件.
答案:必要不充分
考點一 直線與平面平行的判定與性質(zhì)
[鎖定考向]
平行關(guān)系是空間幾何中的一種重要關(guān)系,包括線線平行、線面平行、面面平行,其中線面平行是高考熱點,多出現(xiàn)在解答題中.
常見的命題角度有:
(1)證明直線與平面平行;
(2)線面平行性質(zhì)定理的應(yīng)用.
[題點全練]
角度一:證明直線與平面平行
1.(2016·全國卷Ⅲ)如圖,四棱錐P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AD∥BC,AB=AD=AC=3,PA=BC=4 59、,M為線段AD上一點,AM=2MD,N為PC的中點.
(1)證明MN∥平面PAB;
(2)求四面體N-BCM的體積.
解:(1)證明:由已知得AM=AD=2.
取BP的中點T,連接AT,TN,
由N為PC中點知TN∥BC,
TN=BC=2.
又AD∥BC,故TN綊AM,
所以四邊形AMNT為平行四邊形,
于是MN∥AT.
因為MN?平面PAB,AT?平面PAB,
所以MN∥平面PAB.
(2)因為PA⊥平面ABCD,N為PC的中點,
所以N到平面ABCD的距離為PA.
取BC的中點E,連接AE.
由AB=AC=3得AE⊥BC,AE==.
由AM∥BC得M到BC的 60、距離為,
故S△BCM=×4×=2.
所以四面體N-BCM的體積VN-BCM=×S△BCM×=.
角度二:線面平行性質(zhì)定理的應(yīng)用
2.如圖,四棱錐P-ABCD 的底面是正方形,四條側(cè)棱均相等.點G,E,F(xiàn),H 分別是棱 PB,AB,CD,PC上共面的四點,BC∥ 平面GEFH .
求證:GH∥EF.
證明:因為BC∥平面GEFH,BC?平面PBC,
且平面PBC∩平面GEFH=GH,
所以GH∥BC,
同理可證EF∥BC,
因此GH∥EF.
[通法在握]
證明直線與平面平行的3種方法
定義法
一般用反證法
判定定理法
關(guān)鍵是在平面內(nèi)找(或作)一條直線與已知直線平 61、行,證明時注意用符號語言敘述證明過程
性質(zhì)判定法
即兩平面平行時,其中一個平面內(nèi)的任何直線都平行于另一個平面
[演練沖關(guān)]
如圖,四棱錐P-ABCD中,底面ABCD為矩形,F(xiàn)是AB的中點,E是PD的中點.
(1)證明:PB∥平面AEC;
(2)在PC上求一點G,使FG∥平面AEC,并證明你的結(jié)論.
解:(1)證明:連結(jié)BD,設(shè)BD與AC的交點為O,連結(jié)EO.
因為四邊形ABCD為矩形,
所以O(shè)為BD的中點.
又E為PD的中點,
所以EO∥PB.
因為EO?平面AEC,
PB?平面AEC,
所以PB∥平面AEC.
(2)PC的中點G即為所求的點.
62、證明如下:
連結(jié)GE,F(xiàn)G,
因為E為PD的中點,
所以GE綊CD.
又F為AB的中點,且四邊形ABCD為矩形,
所以FA綊CD.
所以FA綊GE.
所以四邊形AFGE為平行四邊形,
所以FG∥AE.
又FG?平面AEC,AE?平面AEC,
所以FG∥平面AEC.
考點二 平面與平面平行的判定與性質(zhì)
[典例引領(lǐng)]
如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,E,F(xiàn),G,H分別是AB,AC,A1B1,A1C1的中點,求證:
(1)B,C,H,G四點共面;
(2)平面EFA1∥平面BCHG.
證明:(1)因為GH是△A1B1C1的中位線,
所以GH∥B1C1.
63、又因為B1C1∥BC,
所以GH∥BC,
所以B,C,H,G四點共面.
(2)因為E,F(xiàn)分別為AB,AC的中點,
所以EF∥BC,
因為EF?平面BCHG,BC?平面BCHG,
所以EF∥平面BCHG.
因為A1G綊EB,
所以四邊形A1EBG是平行四邊形,
所以A1E∥GB.
因為A1E?平面BCHG,GB?平面BCHG,
所以A1E∥平面BCHG.
因為A1E∩EF=E,
所以平面EFA1∥平面BCHG.
[由題悟法]
判定平面與平面平行的4種方法
(1)面面平行的定義,即證兩個平面沒有公共點;
(2)面面平行的判定定理;
(3)利用垂直于同一條直線的兩 64、個平面平行;
(4)利用平面平行的傳遞性,兩個平面同時平行于第三個平面,那么這兩個平面平行.
[即時應(yīng)用]
1.如圖,平面α內(nèi)有△ABC,AB=5,BC=8,AC=7,梯形BCDE的底DE=2,過EB的中點B1的平面β∥α,若β分別交EA,DC于點A1,C1,求△A1B1C1的面積.
解:因為α∥β,
所以A1B1∥AB,B1C1∥BC,
又因為∠A1B1C1與∠ABC同向.
所以∠A1B1C1=∠ABC.
又因為cos∠ABC==,
所以∠ABC=∠A1B1C1=60°.
又因為B1為EB的中點,
所以B1A1是△EAB的中位線,
所以B1A1=AB=,
同理知 65、B1C1為梯形BCDE的中位線,
所以B1C1=(BC+DE)=5.
則S△A1B1C1=A1B1×B1C1×sin 60°
=××5×=.
故△A1B1C1的面積為.
2.如圖,四邊形ABCD與四邊形ADEF為平行四邊形,M,N,G分別是AB,AD,EF的中點,求證:
(1)BE∥平面DMF;
(2)平面BDE∥平面MNG.
證明:(1)如圖,連結(jié)AE,設(shè)DF與GN的交點為O,
則AE必過DF與GN的交點O,
連結(jié)MO,則MO為△ABE的中位線,
所以BE∥MO,又BE?平面DMF,MO?平面DMF,
所以BE∥平面DMF.
(2)因為N,G分別為平行四邊形 66、ADEF的邊AD,EF的中點,
所以DE∥GN,又DE?平面MNG,GN?平面MNG,所以DE∥平面MNG.
又M為AB中點,所以MN為△ABD的中位線,
所以BD∥MN,又BD?平面MNG,MN?平面MNG,
所以BD∥平面MNG,
又DE?平面BDE,BD?平面BDE,DE∩BD=D,
所以平面BDE∥平面MNG.
[典例引領(lǐng)]
如圖所示,在三棱柱ABC-A1B1C1中,D是棱CC1的中點,問在棱AB上是否存在一點E,使DE∥平面AB1C1?若存在,請確定點E的位置;若不存在,請說明理由.
解:法一:假設(shè)在棱AB上存在點E,使得DE∥平面AB1C1,
如圖,取BB1的中點F,
連結(jié)DF,EF,ED,則DF∥B1C1,
又DF?平面AB1C1,
B1C1?平面AB1C1,
所以DF∥平面AB1C1,
又DE∥平面AB1C1,DE∩DF=D,
所以平面DEF∥平面AB1C1,
因為EF?平面DEF,所以EF∥平面AB1C1,
又因為EF?平面ABB1,平面ABB1∩平面AB1C1=AB1,
所以EF∥AB1,
因為點F是BB1的中點,
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