高考数学黄金考点精析精训考点21线线、线面、面面的位置关系文

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高考数学黄金考点精析精训考点21线线、线面、面面的位置关系文

考点 21 线线、线面、面面的位置关系 【考点剖析】 1.最新考试说明: 1.以立体几何的定义、公理和定理为出发点,认识和理解空间中线面平行的有关性质与判定. 2. 以立体几何的定义、公理和定理为出发点,认识和理解空间中线面垂直的有关性质与判定. 3.理解空间直线、平面位置关系的定义,并了解可以作为推理依据的公理和定理.能证明一些空间位置关 系的简单命题. 2.命题方向预测: 1.点、线、面的位置关系是本节的重点,也是高考的热点.以考查点、线、面的位置关系为主. 2.线面平行、面面平行的判定及性质是命题的热点.着重考查线线、线面、面面平行的转化及应用,同时 考查逻辑推理能力与空间想象能力. 3.线线、线面、面面垂直的问题是命题的热点.着重考查垂直关系的转化及应用,同时考查逻辑推理能力 与空间想象能力. 4.线线、线面、面面的位置关系问题,往往是平行、垂直关系综合考查,题型有选择题、填空题及解答题.难 度中、低档题兼有. 3.课本结论总结: 1.平面的基本性质 公理 1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内. 公理 2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面. 公理 3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线. 2.直线与直线的位置关系 (1)位置关系的分类 共面直线 平行 相交 异面直线:不同在任何一个平面内 (2)异面直线所成的角 ①定义:设 a,b 是两条异面直线,经过空间任一点 O 作直线 a′∥a,b′∥b,把 a′与 b′所成的锐角(或 直角)叫做异面直线 a,b 所成的角(或夹角). ②范围: 0 2      , . 3.直线与平面的位置关系有平行、相交、在平面内三种情况. 4.平面与平面的位置关系有平行、相交两种情况. 5.公理 4 平行于同一条直线的两条直线互相平行. 6.定理 空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补. 7.直线与平面平行的判定与性质 判定 性质 定义 定理 图形 条件 a∩α=∅ a⊂α,b⊄ α, a∥b a∥α a∥α,a⊂β, α∩β=b 结论 a∥α b∥α a∩α= ∅ a∥b 8.面面平行的判定与性质 判定 性质 定义 定理 图形 条件 α∩β=∅ a⊂β,b⊂β, a∩b=P,a∥α, b∥α α∥β,α∩γ =a,β∩γ=b α∥ β,a ⊂β 结论 α∥β α∥β a∥b a∥α 9.直线与平面垂直 (1)判定直线和平面垂直的方法 ①定义法. ②利用判定定理:一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直. ③推论:如果在两条平行直线中,有一条垂直于一个平面,那么另一条直线也垂直于这个平面. (2)直线和平面垂直的性质 ①直线垂直于平面,则垂直于平面内任意直线. ②垂直于同一个平面的两条直线平行. ③垂直于同一条直线的两平面平行. 10.斜线和平面所成的角 斜线和它在平面内的射影所成的锐角,叫斜线和平面所成的角. 11.平面与平面垂直 (1)平面与平面垂直的判定方法 ①定义法. ②利用判定定理:一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直. (2)平面与平面垂直的性质 两平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线垂直于另一个平面. 12.二面角的有关概念 (1)二面角:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角. (2)二面角的平面角:二面角棱上的一点,在两个半平面内分别作与棱垂直的射线,则两射线所成的角叫做 二面角的平面角. 4.名师二级结论: (1)异面直线的判定方法: 判定定理:平面外一点 A 与平面内一点 B 的连线和平面内不经过该点的直线是异面直线. 反证法:证明两线不可能平行、相交或证明两线不可能共面,从而可得两线异面. (2)公理 1 的作用:①检验平面;②判断直线在平面内;③由直线在平面内判断直线上的点在平面内. (3)公理 2 的作用:公理 2 及其推论给出了确定一个平面或判断“直线共面”的方法. (4)公理 3 的作用:①判定两平面相交;②作两平面相交的交线;③证明多点共线. (5)平行问题的转化关系: (6)垂直问题的转化关系 线线垂直 判定 性质 线面垂直 判定 性质 面面垂直 (7)证明直线相交,通常用平面的基本性质,平面图形的性质等; (8)利用公理 4 或平行四边形的性质证明两条直线平行. 5.课本经典习题: (1)必修 2 第 37 页 用 a,b,c 表示三条不同的直线,γ表示平面,给出下列命题: ①若 a∥b,b∥c,则 a∥c; ②若 a⊥b,b⊥c,则 a⊥c; ③若 a∥γ,b∥γ,则 a∥b; ④若 a⊥γ,b⊥γ,则 a∥b. 其中真命题的序号是( ). 性质 A.①② B.②③ C.①④ D.③④ 【经典理由】考查线面、线线的平行和垂直关系。 (2)必修 2 第 42 页 已知 m、n 为两条不同的直线,α、β为两个不同的平面,则下列命题中正确的是( ). A.m∥n,m⊥α n⊥α B.α∥β,m  α,n  β m∥n C.m⊥α,m⊥n n∥α D.m  α,n  α,m∥β,n∥β α∥β 【经典理由】考查线面、线线、面面的平行和垂直关系。 6.考点交汇展示: (1)立体几何与函数交汇 【2017 课标 1,理 16】如图,圆形纸片的圆心为 O,半径为 5 cm,该纸片上的等边三角形 ABC 的中心为 O.D、 E、F 为圆 O 上的点,△DBC,△ECA,△FAB 分别是以 BC,CA,AB 为底边的等腰三角形.沿虚线剪开后,分 别以 BC,CA,AB 为折痕折起△DBC,△ECA,△FAB,使得 D、E、F 重合,得到三棱锥.当△ABC 的边长变化 时,所得三棱锥体积(单位:cm3)的最大值为_______. 【答案】 4 15 【解析】 (2)立体几何与基本不等式交汇 如图, 在三棱锥 P ABC 中, 90PAB PAC ACB       . (1)求证:平面 PBC  平面 PAC ; (2)若 1PA  , =2AB ,当三棱锥 P ABC 的体积最大时,求 BC 的长. P AB C 【答案】(1)证明见解析;(2)当三棱锥 P ABC 的体积最大时, 2BC . (2)方法 1:由已知及(1)所证可知, PA  平面 ABC , BC CA , 所以 PA 是三棱锥 P ABC 的高.……………………………7 分 因为 1PA  , =2AB ,设 BC x  0 2x  ,……………8 分 所以 2 2 2 2 22 4AC AB BC x x      .…………9 分 因为 1 3P ABC ABCV S PA  △ 21 46 x x  ………………………………………………………………………………10 分  2 21 46 x x   2 241 6 2 x x    …………………………………………………………………………11 分 1 3  .…………………………………………………………………………………………12 分 当且仅当 2 24x x  ,即 2x  时等号成立.………………………………………………………13 分 所以当三棱锥 P ABC 的体积最大时, 2BC .…………………………………………………14 分 (3)立体几何与三角函数交汇 【2018 届江苏省南宁市高三摸底联考】在如图所示的正方体 中, 分别棱是 的 中点,异面直线 与 所成角的余弦值为( ) A. B. C. D. 【答案】D 【考点分类】 热点 1 线线、线面、面面平行与垂直关系的判定 1.【2017 课标 3,文 10】在正方体 1 1 1 1ABCD A B C D 中,E 为棱 CD 的中点,则( ) A. 1 1A E DC⊥ B. 1A E BD⊥ C. 1 1A E BC⊥ D. 1A E AC⊥ 【答案】C 【解析】根据三垂线逆定理,平面内的线垂直平面的斜线,那也垂直于斜线在平面内的射影,A.若 1 1A E DC ,那么 1 1D E DC ,很显然不成立;B.若 1A E BD ,那么 BD AE ,显然不成立;C.若 1 1A E BC ,那么 1 1BC B C ,成立,反过来 1 1BC B C 时,也能推出 1 1BC A E ,所以 C 成立,D.若 1A E AC ,则 AE AC ,显然不成立,故选 C. 2.【2016 高考新课标 2 理数】 ,  是两个平面, ,m n 是两条直线,有下列四个命题: (1)如果 , , / /m n m n   ,那么  . (2)如果 , / /m n  ,那么 m n . (3)如果 / / ,m   ,那么 / /m  . (4)如果 / / , / /m n   ,那么 m 与 所成的角和 n 与  所成的角相等. 其中正确的命题有 . (填写所有正确命题的编号) 【答案】②③④ 【方法规律】 1.证明线线平行的方法:(1)平行公理;(2)线面平行的性质定理;(3)面面平行的性质定理;(4) 向量平行.要注意线面、面面平行的性质定理的成立条件. 2.线面平行的证明方法:(1)线面平行的定义;(2)线面平行的判断定理;(3)面面平行的性质定理; (4)向量法:证明这条直线的方向向量和这个平面内的一个向量互相平行;证明这个直线的方向向量和这 个平面的法向量相互垂直. 线面平行的证明思考途径:线线平行  线面平行  面面平行. 3.面面平行的证明方法:①反证法:假设两个平面不平行,则它们必相交,在导出矛盾;②面面平行的判断 定理;③利用性质:垂直于同一直线的两个平面平行;平行于同一平面的两个平面平行;④向量法:证明两 个平面的法向量平行. 4.证明线线垂直的方法:(1)异面直线所成的角为直角;(2)线面垂直的性质定理;(3)面面垂直的性 质定理;(4)三垂线定理和逆定理;(5)勾股定理;(6)向量垂直.要注意线面、面面垂直的性质定理 的成立条件.解题过程中要特别体会平行关系性质的传递性,垂直关系的多样性. 5.线面垂直的证明方法:(1)线面垂直的定义;(2)线面垂直的判断定理;(3)面面垂直的性质定理; (4)向量法:证明这个直线的方向向量和这个平面的法向量相互平行.线面垂直的证明思考途径:线线垂 直  线面垂直  面面垂直. 6.面面垂直的证明方法:①定义法;②面面垂直的判断定理;③向量法:证明两个平面的法向量垂直.解题 时要由已知相性质,由求证想判定,即分析法和综合法相结合寻找证明思路,关键在于对题目中的条件的 思考和分析,掌握做此类题的一般技巧和方法,以及如何巧妙进行垂直之间的转化. 【解题技巧】 1.利用线面平行的性质,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, 对于最值问题,常用函数思想来解决. 2.立体几何中的探索性问题主要是对平行、垂直关系的探究,对条件和结论不完备的开放性问题的探究, 解决这类问题一般根据探索性问题的设问,假设其存在并探索出结论,然后在这个假设下进行推理论证, 若得到合乎情理的结论就肯定假设,若得到矛盾就否定假设. 3.证明线面垂直的核心是证线线垂直,而证明线线垂直则需借助线面垂直的性质.因此,判定定理与性质定 理的合理转化是证明线面垂直的基本思想. 4.线面垂直的性质,常用来证明线线垂直. 5.在已知平面垂直时,一般要用性质定理进行转化. 6.垂直关系综合题的类型及解法 (1)三种垂直的综合问题,一般通过作辅助线进行线线、线面、面面垂直间的转化. (2)垂直与平行结合问题,求解时应注意平行、垂直的性质及判定的综合应用. (3)垂直与体积结合问题,在求体积时,可根据线面垂直得到表示高的线段,进而求得体积. 7.线面平行、垂直关系的证明问题的指导思想是线线、线面、面面关系的相互转化,交替使用平行、垂直 的判定定理和性质定理; 8.线线关系是线面关系、面面关系的基础.证题中要注意利用平面几何中的结论,如证明平行时常用的中位 线、平行线分线段成比例;证明垂直时常用的等腰三角形的中线等; 【易错点睛】 1.在推证线面平行时,一定要强调直线不在平面内,否则,会出现错误. 2.在解决线面、面面平行的判定时,一般遵循从“低维”到“高维”的转化,即从“线线平行”到“线面 平行”,再到“面面平行”;而在应用性质定理时,其顺序恰好相反,但也要注意,转化的方向总是由题 目的具体条件而定,决不可过于“模式化”. 3.解题中注意符号语言的规范应用. 4.在解决直线与平面垂直的问题过程中,要注意直线与平面垂直的定义、判定定理和性质定理的联合交替 使用,即注意线线垂直和线面垂直的互相转化. 5.面面垂直的性质定理是作辅助线的一个重要依据.我们要作一个平面的一条垂线,通常是先找这个平面的 一个垂面,在这个垂面中,作交线的垂线即可. 6.证明过程一定要严谨,使用定理时要对照条件、步骤书写要规范. 例.已知 m 和 n 是两条不同的直线, 和  是两个不重合的平面,那么下面给出的条件中一定能推出 m   的是 A.   ,且 m  B. m ∥ n ,且 n   C.   ,且 m ∥ D. m  n ,且 n ∥  【答案】B 【解析】∵m∥n, m   ∴ n   故选 B. 【易错点】没有掌握线面垂直的条件 热点 2 空间线线、线面及面面关系中的角度问题 1. 【2017 课标 II,理 10】已知直三棱柱 1 1 1C C    中, C 120   , 2  , 1C CC 1   , 则异面直线 1 与 1C 所成角的余弦值为( ) A. 3 2 B. 15 5 C. 10 5 D. 3 3 【答案】C 2.【2016 高考新课标 1 文数】平面 过正方体 ABCD—A1B1C1D1 的顶点 A, 1 1// CB D 平面 , ABCD m  平面 , 1 1ABB A n  平面 ,则 m,n 所成角的正弦值为( ) (A) 3 2 (B) 2 2 (C) 3 3 (D) 1 3 【答案】A 3.【2017 课标 3,理 16】a,b 为空间中两条互相垂直的直线,等腰直角三角形 ABC 的直角边 AC 所在直线 与 a,b 都垂直,斜边 AB 以直线 AC 为旋转轴旋转,有下列结论: ①当直线 AB 与 a 成 60°角时,AB 与 b 成 30°角; ②当直线 AB 与 a 成 60°角时,AB 与 b 成 60°角; ③直线 AB 与 a 所成角的最小值为 45°; ④直线 AB 与 a 所成角的最小值为 60°. 其中正确的是________.(填写所有正确结论的编号) 【答案】②③ 【解析】 【方法规律】 求异面直线所成的角常用方法是平移法,平移的方法一般有三种类型:利用图中已有的平行线平移;利用 特殊点(线段的端点或中点)作平行线平移;补形平移. 判定空间两条直线是异面直线的方法 (1)判定定理:平面外一点 A 与平面内一点 B 的连线和平面内不经过该点 B 的直线是异面直线. (2)反证法:证明两线不可能平行、相交或证明两线不可能共面,从而可得两线异面. 3.求两条异面直线所成角的大小,一般方法是通过平行移动直线,把异面问题转化为共面问题来解决.根据 空间等角定理及推论可知,异面直线所成角的大小与顶点位置无关,往往可以选在其中一条直线上(线面的 端点或中点)利用三角形求解. 【解题技巧】 求异面直线所成的角的三步曲:即“一作、二证、三求”.其中空间选点任意,但要灵活,经常选择“端点、 中点、等分点”,通过作三角形的中位线,平行四边形等进行平移,作出异面直线所成的角,转化为解三 角形问题,进而求解. 【易错点睛】 1.正确理解异面直线“不同在任何一个平面内”的含义,不要理解成“不在同一个平面内”. 2.不共线的三点确定一个平面,一定不能丢掉“不共线”条件. 3.两条异面直线所成角的范围是(0°,90°]. 例.过正方体 ABCD-A1B1C1D1 的顶点 A 作直线 l,使 l 与棱 AB,AD,AA1 所成的角都相等,这样的直线 l 可以 作 ( ) A.1 条 B.2 条 C.3 条 D.4 条 【答案】 D 【解析】如图,连接体对角线 AC1,显然 AC1 与棱 AB、AD、AA1 所成的角都相等,所成角的正切值都为 2.联 想正方体的其他体对角线,如连接 BD1,则 BD1 与棱 BC、BA、BB1 所成的角都相等, ∵BB1∥AA1,BC∥AD, ∴体对角线 BD1 与棱 AB、AD、AA1 所成的角都相等,同理,体对角线 A1C、DB1 也与棱 AB、AD、AA1 所成的角都 相等,过 A 点分别作 BD1、A1C、DB1 的平行线都满足题意,故这样的直线 l 可以作 4 条. 【易错点】忽视异面直线所成的角,只找两条相交直线所成角,没有充分认识正方体中的平行关系. 【热点预测】 1.设 ,  是两个不同的平面, m 是直线且 m ⊂ .“ m ∥ ”是“ ∥ ”的( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 【答案】B 【解析】因为 ,  是两个不同的平面, m 是直线且 m ⊂ .若“ m ∥ ”,则平面 、  可能相交也可 能平行,不能推出 //  ,反过来若 //  ,m  ,则有 m ∥ ,则“ m ∥ ”是“ ∥ ”的必要而 不充分条件. 2.【2016 高考浙江理数】已知互相垂直的平面 , 交于直线 l.若直线 m,n 满足 ,m n ∥ ⊥ ,则( ) A.m∥l B.m∥n C.n⊥l D.m⊥n 【答案】C 【解析】由题意知 ,l l     , ,n n l   .故选 C. 3.已知二面角 l   为 60 , AB  , AB l ,A 为垂足,CD  ,C l , 135ACD  ,则异 面直线 AB 与CD 所成角的余弦值为 ( ) A. 1 4 B. 2 4 C. 3 4 D. 1 2 【答案】B. 4.若 ,l m 是两条不同的直线, m 垂直于平面 ,则“l m ”是“ / /l  的 ( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 【答案】B 【解析】若l m ,因为 m 垂直于平面 ,则 / /l  或l  ;若 / /l  ,又 m 垂直于平面 ,则l m , 所以“l m ”是“ / /l  的必要不充分条件,故选 B. 5.【2017 课标 1,文 6】如图,在下列四个正方体中,A,B 为正方体的两个顶点,M,N,Q 为所在棱的中点, 则在这四个正方体中,直接 AB 与平面 MNQ 不平行的是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 6.如图,在正方体 1 1 1 1ABCD A B C D 中,点O 为线段 BD 的中点.设点 P 在线段 1CC 上,直线 OP 与平面 1A BD 所成的角为 ,则sin 的取值范围是( ) A. 3[ ,1]3 B. 6[ ,1]3 C. 6 2 2[ , ]3 3 D. 2 2[ ,1]3 【答案】B 【解析】设正方体的棱长为1,则 1 1 1 1 1 1 3 12, 3, 1 ,2 2 2AC AC AO OC OC       ,所以 1 1 1 1 3 3 2 1 2 22 2cos ,sin3 3 32 2 AOC AOC         , 1 1 3 1 3 3 62 2cos ,sin3 332 2 AOC AOC          . 又直线与平面所成的角小于等于 90 ,而 1AOC 为钝角,所以sin 的范围为 6[ ,1]3 ,选 B. 7.【2017 届广东省惠州市高三一调】已知三棱锥 S ABC 的底面是以 AB 为斜边的等腰直角三角形, 2AB  , 2SA SB SC   ,则三棱锥的外接球的球心到平面 ABC 的距离是( ) A. 3 3 B.1 C. 3 D. 3 3 2 【答案】A 8.【2017 届浙江省金华、丽水、衢州市十二校高三 8 月联考】如图,已知矩形 ABCD , 2AD  ,E 为 AB 边上的点,现将 ADE 沿 DE 翻折至 ADE ,使得点 A在平面 EBCD 上的投影在CD 上,且直线 A D 与 平面 EBCD 所成角为 30°,则线段 AE 的长为_________. 【答案】 4 3 3 . 【解析】如下图所示,过 'A 作 'A H CD 于 H ,由题意得, 'A H  平面 ABCD ,∴ ' 1AH  , 3DH  , 设 AE x ,∴ 2 1EH x  ,在四边形 DAEH 中,可得 2 2 2 42 ( 3) 1 33x x x      ,故填:4 3 3 . 9.【2017 江苏,15】 如图,在三棱锥 A-BCD 中,AB⊥AD, BC⊥BD, 平面 ABD⊥平面 BCD, 点 E,F(E 与 A,D 不 重合)分别在棱 AD,BD 上,且 EF⊥AD. 求证:(1)EF∥平面 ABC; (2)AD⊥AC. 【答案】(1)见解析(2)见解析 【解析】证明:(1)在平面 ABD 内,因为 AB⊥AD, EF AD ,所以 EF AB∥ . 又因为 EF  平面 ABC, AB  平面 ABC,所以 EF∥平面 ABC. 10.【2017 课标 II,文 18】如图,四棱锥 P ABCD 中,侧面 PAD 为等边三角形且垂直于底面 ABCD , 01 , 90 .2AB BC AD BAD ABC      (1)证明:直线 / /BC 平面 PAD ; (2)若△ PAD 面积为 2 7 ,求四棱锥 P ABCD 的体积. 【答案】(Ⅰ)见解析(Ⅱ) 【解析】 11.【2017 课标 3,文 19】如图,四面体 ABCD 中,△ABC 是正三角形,AD=CD. (1)证明:AC⊥BD; (2)已知△ACD 是直角三角形,AB=BD.若 E 为棱 BD 上与 D 不重合的点,且 AE⊥EC,求四面体 ABCE 与四 面体 ACDE 的体积比. 【答案】(1)详见解析;(2)1 【解析】试题分析:(1)取 AC 中点 O ,由等腰三角形及等比三角形性质得 ODAC  , OBAC  ,再 根据线面垂直判定定理得 AC 平面 OBD,即得 AC⊥BD;(2)先由 AE⊥EC,结合平几知识确定 ECAE  , 再根据锥体体积公式得,两者体积比为 1:1. 试题解析:(1)证明:取 AC 中点O ,连 OBOD, ∵ CDAD  ,O 为 AC 中点, ∴ ODAC  , 又∵ ABC 是等边三角形, ∴ OBAC  , 又∵ OODOB  ,∴ AC 平面OBD, BD 平面 OBD, ∴ BDAC  . 12.如图,在直三棱柱 111 CBAABC  中,已知 BCAC  , 1CCBC  ,设 1AB 的中点为 D , 1 1B C BC E  . 求证:(1) CCAADE 11// 平面 ;(2) 11 ABBC  . A B C D E A1 B1 C1 【答案】(1)详见解析(2)详见解析 【解析】(1)由题意知,  为 1C 的中点, 又 D 为 1 的中点,因此 D // C  . 又因为 D  平面 1 1C C , C  平面 1 1C C , 所以 D // 平面 1 1C C . (2)因为棱柱 1 1 1C C    是直三棱柱, 所以 1CC  平面 C . 因为 C  平面 C ,所以 1C CC  . 又因为 C C   , 1CC  平面 1 1CC  , C  平面 1 1CC  , 1C CC C  , 所以 C  平面 1 1CC  . 又因为 1C  平面 1 1CC  ,所以 1C C   . 因为 1C CC  ,所以矩形 1 1CC  是正方形,因此 1 1C C   . 因为 C , 1C  平面 1 C  , 1C C C   ,所以 1C  平面 1 C  . 又因为 1  平面 1 C  ,所以 1 1C   . 13.如图,矩形 ABCD 所在的平面和平面 ABEF 互相垂直,等腰梯形 ABEF 中, AB ∥ EF , AB =2, 1AD AF  , 60BAF   ,O , P 分别为 AB ,CB 的中点, M 为底面 OBF 的重心. (Ⅰ)求证: PM ∥平面 AFC ; (Ⅱ)求直线 AC 与平面CBF 所成角的正弦值. F A C D EO P B M 【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ) 5 5 . 【解析】(Ⅰ)连结OM 延长交 BF 于 H ,则 H 为 BF 的中点,又 P 为CB 的中点, ∴ PH ∥CF ,又∵ AF  平面 AFC ,∴ PH ∥平面 AFC -------------------2 分 连结 PO ,则 PO ∥ AC , AC  平面 AFC , PO ∥平面 AFC -----------------4 分 1PO PO P ∴平面 1POO ∥平面 AFC , ----------------5 分 PM  平面 AFC , / /PM 平面 AFC ----------------------6 分 法二:以 O 为原点建立如图所示空间直角坐标系, 1 3(1, 0, 0), ( 1, 0, 0), ( 1, 0, 1), ( , , 0),2 2A B C F  -----------------7 分 设平面CBF 的法向量为 ( , , )n x y z ,  3 3( , , 1), 0, 0, 12 2FC CB      , -------------------8 分 由 0, 0, n CB n FC          所以 0, 3 0, z x y    令 1x  ,则 1 3 0 x y z       ,所以 (1, 3,0)n   ,-----------------10 分  2, 0, 1AC   ∴ 2 5cos , 55 4 n AC        ---------------------11 分 ∴直线 AC 与平面 CBF 所成角的正弦值为 5 5 -------------------12 分 14.【2017 北京,文 18】如图,在三棱锥 P–ABC 中,PA⊥AB,PA⊥BC,AB⊥BC,PA=AB=BC=2,D 为线段 AC 的中点,E 为线段 PC 上一点. (Ⅰ)求证:PA⊥BD; (Ⅱ)求证:平面 BDE⊥平面 PAC; (Ⅲ)当 PA∥平面 BDE 时,求三棱锥 E–BCD 的体积. 【答案】详见解析 【解析】
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