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線面平行、垂直問題是高考備考的重點. 從解決“平行與垂直”的有關(guān)基本問題著手,熟悉公理、定理的內(nèi)容和功能,通過分析與概括,掌握解決問題的規(guī)律——充分利用線線平行(垂直)、線面平行(垂直)、面面平行(垂直)相互轉(zhuǎn)化的思想,以提高推理論證、空間想象能力. 在高考中,此部分試題要么以客觀題的形式出現(xiàn),要么以解答題的形式出現(xiàn),但不管是哪種形式,總體難度都不大.
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無論是線面平行(垂直)還是面面平行(垂直)都源自于線與線的平行(垂直),即不論何種“平行(垂直)”都要化歸到“線線平行(垂直)”,觀察與分析幾何體中線與線的關(guān)系是解題的突破口. 這種轉(zhuǎn)化為“低維”垂直的思想方法,在解題時非常重要. 在處理實際問題的過程中,可以先從題設(shè)條件入手,分析已有的平行(垂直)關(guān)系,再從結(jié)論入手分析所要證明的平行(垂直)關(guān)系,從而架起已知與未知之間的“橋梁”.
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在具體操作時,構(gòu)造中位線與平行四邊形是平行問題的主要手段;利用平面的垂線作轉(zhuǎn)化是解決垂直問題的關(guān)鍵.
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■ 如圖1,已知側(cè)棱垂直于底面的四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是菱形,且∠DAB=60°,AD=AA1,F(xiàn)為棱BB1的中點,點M為線段AC1的中點.
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圖1
(1)求證:直線MF∥平面ABCD;
(2)求證:平面ACC1A1⊥平面AFC1.
破解思路 (1)要證直線MF∥平面ABCD,根據(jù)線面平行的判定定理,就應在平面ABCD中找到一條直線,使該直線平行于MF,即“線線平行?圯線面平行”.
(2)要證平面ACC1A1⊥平面AFC1,根據(jù)面面垂直判定定理,就應在平面AFC1中找一條直線垂直于平面ACC1A1.
經(jīng)典答案 (1)如圖2,延長C1F交CB的延長線于點N,連結(jié)AN.
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圖2
因為B1C1∥NB,F(xiàn)是BB1的中點,所以F為C1N的中點.
因為M是線段AC1的中點,所以MF∥AN.
又MF?埭平面ABCD,AN?奐平面ABCD,所以MF∥平面ABCD.
(2)連結(jié)BD,由直四棱柱ABCD-A1B1C1D1,可知:A1A⊥平面ABCD.
又BD?奐平面ABCD,所以A1A⊥BD.
因為四邊形ABCD為菱形,所以AC⊥BD.
又AC∩A1A=A,AC,A1A?奐平面ACC1A1,所以BD⊥平面ACC1A1.
在四邊形DANB中,DA∥BN且DA=BN,所以四邊形DANB為平行四邊形.
故NA∥BD,所以NA⊥平面ACC1A1.
又NA?奐平面AFC1,所以平面AFC1⊥平面ACC1A1.
■ 如圖3,已知E,F(xiàn)分別是正方形ABCD的邊BC,CD的中點,EF與AC交于點O,PA,NC都垂直于平面ABCD.
(1)求證:平面PAC⊥平面NEF.
(2)在線段PA上是否存在一點M,使PC∥平面MEF?若存在,求■的值;若不存在,請說明理由.
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圖3
破解思路 (1)要證平面PAC⊥平面NEF,根據(jù)面面垂直的判定定理,就應在平面NEF中找到一條直線,使該直線垂直平面PAC,即“線面垂直?圯面面垂直”.
(2)根據(jù)線面平行性質(zhì)定理,由PC∥平面MEF知,過PC的一個平面與平面MEF的交線必與PC平行,即“PC∥平面MEF?圳PC∥MO”.
經(jīng)典答案 (1)因為PA⊥平面ABCD,BD?奐平面ABCD,所以PA⊥BD.
又BD⊥AC,AC∩PA=A,所以BD⊥平面PAC.
因為E,F(xiàn)分別是BC,CD的中點,所以EF∥BD,所以EF⊥平面PAC.
又EF?奐平面NEF,所以平面PAC⊥平面NEF.
(2)當■=■時,PC∥平面MEF.
連結(jié)OM,因為OC=■AC,所以■=■,即■=■,所以PC∥MO.
因為MO?奐平面MEF,PC?埭平面MEF,所以PC∥平面MEF.
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1. 如圖4,四邊形ABCD是菱形,PA⊥平面ABCD,Q為PA的中點. 求證:
(1)PC∥平面QBD;
(2)平面QBD⊥平面PAC.
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圖4
2. 如圖5,在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,DB=BC,DB⊥AC,點M是棱BB1上一點.
(1)求證:MD⊥AC;
(2)試確定點M的位置,使得平面DMC1⊥平面CC1D1D.
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圖5