- 直线、平面平行的判定与性质
- 共628题
4.设a,l是直线,α和β是平面,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
本题属于立体几何中的基本问题,题目的难度是简单。
考查方向
本题主要考查了线面位置关系,在近几年的各省高考题出现的频率较高。
解题思路
无
易错点
本题易在判断线是否在面上发生错误。
知识点
如图,在四棱柱中,底面
是等腰梯形,
,
是线段
的中点,求证:
;
正确答案
解析
利用线面平行的判定定理,需在平面中找到一条直线与
平行,观察可得
很像,继而利用平行四边形对边平行即可得到。
解题思路
(1)线面平行的证明方法:利用线面平行的判定定理转化成线线平行来证,难点是符合要求线的选取;转换成面面平行来证,首先要做的是找到符合面面平行判定定理的两对相交直线(2)二面的求法:转化成线线角,难点是这两条合适线的选取;(3)空间向量求角有明显的优势,不需要找角,但要建好坐标系,求好法向量和方向向量。
易错点
(1)找不到与平行的直线
(2)找不到平面和平面
所成的角
(3)用空间向量解答时建系错误,如以为原点,
为
轴,
为
轴,
为
轴建立空间坐标系
教师点评
数学思想方法是数学知识在更高层次上的抽象与概括,它蕴含在数学知识发生、发展和应用的过程中,是由知识向能力转化的重要桥梁。本题既考查了空间想象能力,又运用了转化与化归思想,设计门槛低、入口宽,运用的思想方法有层次、有梯度,从而有效地区分不同层次考生的能力水平。这样的设计,体现了以知识为载体,以方法为依托,以考查能力为目的的考查要求,提高了试题的区分度,有利于高校选拔人才。
知识点
如图,在四棱柱中,底面
是等腰梯形,
,
是线段
的中点,求证:
;
正确答案
解析
利用线面平行的判定定理,需在平面中找到一条直线与
平行,观察可得
很像,继而利用平行四边形对边平行即可得到。
解题思路
(1)线面平行的证明方法:利用线面平行的判定定理转化成线线平行来证,难点是符合要求线的选取;转换成面面平行来证,首先要做的是找到符合面面平行判定定理的两对相交直线(2)二面的求法:转化成线线角,难点是这两条合适线的选取;(3)空间向量求角有明显的优势,不需要找角,但要建好坐标系,求好法向量和方向向量。
易错点
(1)找不到与平行的直线
(2)找不到平面和平面
所成的角
(3)用空间向量解答时建系错误,如以为原点,
为
轴,
为
轴,
为
轴建立空间坐标系
教师点评
数学思想方法是数学知识在更高层次上的抽象与概括,它蕴含在数学知识发生、发展和应用的过程中,是由知识向能力转化的重要桥梁。本题既考查了空间想象能力,又运用了转化与化归思想,设计门槛低、入口宽,运用的思想方法有层次、有梯度,从而有效地区分不同层次考生的能力水平。这样的设计,体现了以知识为载体,以方法为依托,以考查能力为目的的考查要求,提高了试题的区分度,有利于高校选拔人才。
知识点
如图,在四棱柱中,底面
是等腰梯形,
,
是线段
的中点,求证:
;
正确答案
解析
利用线面平行的判定定理,需在平面中找到一条直线与
平行,观察可得
很像,继而利用平行四边形对边平行即可得到。
解题思路
(1)线面平行的证明方法:利用线面平行的判定定理转化成线线平行来证,难点是符合要求线的选取;转换成面面平行来证,首先要做的是找到符合面面平行判定定理的两对相交直线(2)二面的求法:转化成线线角,难点是这两条合适线的选取;(3)空间向量求角有明显的优势,不需要找角,但要建好坐标系,求好法向量和方向向量。
易错点
(1)找不到与平行的直线
(2)找不到平面和平面
所成的角
(3)用空间向量解答时建系错误,如以为原点,
为
轴,
为
轴,
为
轴建立空间坐标系
教师点评
数学思想方法是数学知识在更高层次上的抽象与概括,它蕴含在数学知识发生、发展和应用的过程中,是由知识向能力转化的重要桥梁。本题既考查了空间想象能力,又运用了转化与化归思想,设计门槛低、入口宽,运用的思想方法有层次、有梯度,从而有效地区分不同层次考生的能力水平。这样的设计,体现了以知识为载体,以方法为依托,以考查能力为目的的考查要求,提高了试题的区分度,有利于高校选拔人才。
知识点
20.求点B到面的距离。
正确答案
.
解析
在中,
,
,又
且AB、AC是面ABC内的两条相交直线,
面ABC,由(1)知,
,
,
,设点B到面
的距离为
,由
得,
,解得
,
点B到面
的距离为
考查方向
解题思路
由等体积法计算出点到平面的距离。
易错点
不知道由线面垂直转化为证明线线垂直,等体积求距离。
正确答案
见解析
解析
考查方向
本题考查了线线垂直的证明,点到平面的距离求解.
解题思路
由线面垂直的判断定理先判断线面垂直,由线面垂直得到线线垂直,
易错点
不知道由线面垂直转化为证明线线垂直,等体积求距离。
18. 已知正方形的边长为
,
、
、
、
分别是边
、
、
、
的中点.
(1)在正方形内部随机取一点
,求满足
的概率;
(2)从、
、
、
、
、
、
、
这八个点中,随机选取两个点,记这两个点之间的距离的平方为
,求随机变量
的分布列与数学期望
.
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)这是一个几何概型,点构成的区域是正方形
的内部,
.满足
的点
构成的平面区域是以
为圆心,1为半径的圆的内部与正方形
内部的公共部分,
。所以
的概率为
(2)从、
、
、
、
、
、
、
这八个点中,任意选取两个点,共可构成
条不同的线段,其中长度为
的线段有
条,长度为
的线段有
条,长度为
的线段有
条,长度为
的线段有
条,长度为
的线段有
条。
所以所有可能的取值为
,
,
,
,
且,
,
,
,
所以随机变量的分布列为:
随机变量的数学期望为
考查方向
解题思路
1.先利用几何概型的概率公式求出满足的概率;
2.先求随机变量的取值,然后求其取各个值的概率,列出分布列,带入期望公式求出期望。
易错点
1.第(1)问的概率求错;
2.第(2)问中随机变量取值的概率不会求。
知识点
19. 如图,三棱柱ABC-A1B1C1所有的棱长均为2,B1在底面上的射影D在棱长BC上,且A1B∥平面ADC1。
(Ⅰ)求证:平面ADC1⊥平面BCC1B1;
(Ⅱ)求平面ADC1与平面A1AB所成角的正弦值.
正确答案
见解析
解析
(Ⅰ)连接A1C交AC1于点O,连接OD,则平面A1BC∩平面ADC1=OD。∵A1B∥平面ADC1,∴A1B∥OD,又为O为A1C的中点。
∴D为BC的中点,则AD⊥BC。
又B1D⊥平面ABC,∴AD⊥B1D,BC∩B1D=D。
∴AD⊥平面BCC1B1。
又AD平面ADC1,从而平面ADC1⊥平面BCC1B1。
(Ⅱ)以D为坐标原点,DC,DA,DB1所在的直线分别为x轴,y轴,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则D(0,0,0),B(-1,0,0),A(0,,0),B1(0,0,
),C1(2,0,
)
易知=(1,
,0),
(1,0,
),设平面A1AB的一个法向量为
=(x,y,z)。
则,即
,取x=-
,则
=(-
,1,1)。(9分)
易知=(0,
,0),
=(2,0,
),同理可得平面ADC1的一个法向量为
=(-
,0,2)。
∴cos<,
>=
=
=
。
那么平面ADC1与平面A1AB所成角的正弦值为。
考查方向
解题思路
通过线面垂直证明面面垂直,找到二面角的平面角构造三角形,进而计算出二面角的平面角的余弦值
易错点
找不到垂直关系,找不到二面角
知识点
18.如右下图,在四棱锥中,直线
,
,
(I)求证:直线平面
.
(II)若直线与平面
所成的角的正弦值为
,
求二面角的平面角的余弦值.
正确答案
(I)见解析;(II).
解析
试题分析:本题属于立体几何的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,(1)直接请直线和平面内的两条相交直线垂直(2)找二面角的平面角或找半平面的法向量(3)解三角形或求法向量的夹角的余弦值.
法一(Ⅰ)取中点
,连接
,则
,∴四边形
是平行四边形,∴
//
∵直角△
和直角△
中,
∴直角△
直角△
,易知
∴
又∵平面
∴
,而
∴
平面
.得证.
(Ⅱ)由△△
,知
,∵
∴
,
设
交
于
,连接
,则
是直线
与平面
所成的角,
,∴
,而
故
作于
,由
,知
平面
,∴
,
∴是二面角
的平面角
∵△△
,∴
,
而∴
∴
,∴
,即二面角
的平面角的余弦值为
.
法二:(Ⅰ)∵平面
∴
又∵
,
故可建立建立如右图所示坐标系.由已知,
,
,
(
)∴
,
,
∴
,
,
∴,
,∴
平面
.
(Ⅱ)由(Ⅰ),平面的一个法向量是
,
设直线与平面
所成的角为
,∴
,
∵
∴
,即
.
设平面的一个法向量为
,
,
由,
∴
,令
,则
.
∴,
,
显然二面角的平面角是锐角,∴二面角
的平面角的余弦值为
.
考查方向
解题思路
本题考查了立体几何中的线面关系和二面角,解题步骤如下:(方法一)1、证明直线的平面内的两条相交直线垂直 2、找二面角的平面角,然后解三角形求二面角的平面角.(方法二)1、建立恰当的空间直角坐标系,找平面内两个不共线的向量及直线的方向向量,证明数量积为0. 2、找二面角内两个半平面中不指向二面角同侧的法向量,求余弦值即可.
易错点
1、第一问中容易忽略线面垂直中的与两条相交直线垂直. 2、找二面角的平面角时不易找出夹在二面角内的垂线段,即二面角的平面角不容易找到. 3、利用空间直角坐标系解题容易将坐标找错,法向量的方向找反导致二面角的三角函数值求错.
知识点
17.如图,在四棱锥
中,
底面
,底面
为梯形,
,
,且
.
(Ⅰ)若点为
上一点且
,
证明:平面
;
(Ⅱ)求二面角的大小;
(Ⅲ)在线段上是否存在一点
,使得
?
若存在,求出的长;若不存在,说明理由
正确答案
见解析
解析
(Ⅰ)过点作
,交
于
,连接
,
因为,所以
.
又,
,所以
.
所以为平行四边形, 所以
.
又平面
,
平面
,
所以
平面
.
(Ⅱ)因为梯形中,
,
,所以
.
因为平面
,所以
,
如图,以为原点,
所在直线为
轴建立空间直角坐标系,
所以.
设平面的一个法向量为
,平面
的一个法向量为
,
因为
所以,即
,
取得到
,
同理可得,
所以,
因为二面角为锐角,
所以二面角为
.
(Ⅲ)假设存在点,设
,
所以,
所以,解得
,
所以存在点,且
考查方向
本题主要考察了立体几何中的线面平行,二面角和存在性问题,属于中档题,是高考的热点,解决此类题的关键:一是熟悉定理进行证明线面平行;二是向量法解决二面角的问题。
易错点
1、本题易在证明线面平行时,条件不全面。
2、本题可能在算法向量时易错,导致题目结果出错。
知识点
19. 如图,矩形CDEF和梯形ABCD互相垂直,∠BAD=∠ADC=90°,AB=AD=CD,BE⊥DF.
(Ⅰ)若M为EA中点,求证:AC∥平面MDF;
(Ⅱ)求平面EAD与平面EBC所成锐二面角的大小.
正确答案
(1)略;(2)60O.
解析
⑴证明:设与
交于点
,连结
,
在矩形中,点
为
中点,
因为为
中点,
所以∥
,
又因为平面
,
平面
,
所以∥平面
。
⑵解:因为平面平面
,平面
平面
,
平面
,
,
所以平面
,
以为坐标原点,建立如图空间直角坐标系,
设,
,
,
因为,
所以,
,
设平面的法向量
, 由
得到
的一个解为
,
注意到平面的法向量
,而
所以,平面与
所成锐二面角的大小为
。
考查方向
本题考查了立体几何中的线面平行和二面角的问题.属于高考中的高频考点。
解题思路
1、转化为证明线线平行
2、建立空间直角坐标系,利用夹角的余弦公式求解。
易错点
1、第一问中的线面平行的转化。
2、第二问中二面角求解时要建立适当的空间直角坐标系。
知识点
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