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“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

簡介下圖請欣賞:過已知直線MN作已知平面C1DE的相交平面A1DG的動態圖過已知直線作相交平面動態圖2、【2016全國三文】如圖,四稜錐 P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AD∥BC, AB=AD=AC=3,PA=BC=4,M是線段AD上一點

線面平行可以得到面面平行嗎

引子:

空間立體幾何題幾何法主要分三類:1、求平行關係(線線平行,線面平行和麵面平行);2、求垂直關係(線線垂直、線面垂直,面面垂直);3、求任意關係(線線角、線面角、面面角)。今天我們運用作已知直線的“平行平面”+或者作已知直線的“相交平面”的方法簡捷明快解答空間立體幾何線面平行題最迅捷實用。

遊戲規則介紹:

平行關係:兩個事物沒有交點,在空間幾何裡比如線線平行是指兩條直線在同一平面內沒有交點(在空間內也可能是異面關係);線面平行是指一條直線和一個平面沒有交點;面面平行是指兩個平面沒有交點等等。

相交關係:兩個事物有交點,在空間幾何裡比如線線相交是指兩條直線有交點形成一個平面;線面相交是指一條直線和一個平面有交點,而且只有一個交點;面面相交是指兩個平面有交點,且相交於一條直線等等。

(備註):表面上看,平行關係和相交關係是相反的,互斥的關係,事實上卻是相輔相成,互為依託的。

遊戲開始:

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

小兒垂釣自學始,自得其樂方法來。

第一步:理論分享與證明

1、線面平行,面面平行的性質

線面平行的性質定理:

如果一條直線和一個平面平行,經過這條直線的平面和這個平面相交,那麼這條直線和交線平行。(相交平面+平行交線)

理論運用:

過已知做一個平面與已知平面相交,則已知直線與交線平行。

面面平行的性質:

如果兩個平面平行,那麼其中一個平面內的直線平行於另一個平面。(平行平面+全面性)

理論運用:

若兩個平行平行,一個平面所有內直線平行另一個平面。即若能過已知直線作一個平面平行已知平行,則已知直線平行已知平面。

已知:直線A’D’和平面ABCD。

方法:過直線A’D’做一個平面PQA’D’,若平面PQA’D’∥平面ABCD,則直線A’D’∥平面ABCD。(平面PQA’D’裡所有直線平行平面ABCD)

下圖是平面PQA’D’與平面ABCD相交於180°時的影象(即平面PQA’D’∥平面ABCD)。

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

平面PQA’D’∥平面ABCD

2、線面平行,面面平行的判定

線面平行的判定定理:

如果平面外一條直線和這個平面內的一條直線平行,那麼這條直線和這個平面平行。(平行直線+相交平面)

理論運用:

過已知做一個平面與已知平面相交,交線平行已知直線,則已知直線平行已知平面。

已知:直線A’D’和平面ABCD。

方法:過直線A’D’做一個平面PQA’D’,與已知平面相交於直線A’’D’’;若A’’D’’∥A’D’。則直線A’D’∥平面ABCD。

下圖是平面PQA’D’與平面ABCD相交於20°時的影象。

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

下圖是平面PQA’D’與平面ABCD相交於90°時的影象。

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

下圖是平面PQA’D’與平面ABCD相交於150°時的影象。

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

下圖請欣賞:平面PQA’D’與平面ABCD相交於的動態圖

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

解注:

過已知直線做相交平面與已知平面相交,若交線平行已知直線,則該直線與已知平面平行。即A’’D’’∥A’D’。則直線A’D’∥平面ABCD。

面面平行的判定定理

如果一個平面內有兩條相交直線都平行於另一個平面,那麼這兩個平面平行。

理論運用:

過一個組相交直線(組成相交平面)分別在已知平面內作已知直線的平行直線,則該相交平面平行已知平面。

第二步:高考真題分享

1、【2019全國一文】

如下圖,直四稜柱ABCD-A1B11CD1的底面是菱形,AA1=4,AB=2,∠BAD=60°,E、M、N分別是BC、BB1,A1D的中點。

⑴證明:MN∥平面C1DE;

⑵求點C到平面C1DE的距離。

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

2019年高考數學全國一卷文科立體幾何試題

分析:

從已知可知,需要證明MN∥平面C1DE,只有兩種方法,要麼過MN作相交平面,要麼過MN作平行平面。因為過 M、N分別做平面C1DE的平行線不是很方便,且面A1MN與面C1DE有交點D,故考慮過MN作相交平面。

解:

連線A1M且延長,同時延長線段AB交A1M點G,連線DG,則DG是新作平面A1MN與已知平面C1DE的交線。若MN∥DG,則MN∥平面C1DG。

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

證明:

∵ M是BB1的中點,A1B1∥AB ∴ B是AG的中點。

同理:

∵ B是AG的中點,A1B1∥AB ∴ M是A1G的中點。

∵ N是A1D的中點; ∴ MN是△A1DG的中位線 ∴ MN∥DG

∵ B是AG的中點,BC∥AD,BC=AD ∴ BC與DG的交點是DC的中點

∵ E是DC的中點 ∴ DG透過點E。 ∴ MN∥DE

∴ DE⊆平面C1DE ∴ MN∥平面C1DE

命題得證!

下圖請欣賞:過已知直線MN作已知平面C1DE的相交平面A1DG的動態圖

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

過已知直線作相交平面動態圖

2、【2016全國三文】

如圖,四稜錐 P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AD∥BC, AB=AD=AC=3,PA=BC=4,M是線段AD上一點,AM=2MD,N是PC的中點。

⑴證明:MN∥平面PAB;

⑵求四面體N-BCM的體積。

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

分析:

從已知可知,需要證明MN∥平面PAB,只有兩種方法,要麼過MN作相交平面,要麼過MN作平行平 面。因為過 M、N的平面與平面PAB沒有比較容易找的交線,故考慮過MN作平行平面。

解:

過M作MG∥AB交BC於G,連線NG(此時需要證明NG∥PB,或者再作NG’∥PB交BC於G’,證明G與G’重合),此時若平面PAB∥平面MNG,則MN∥平面C1DG。

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

證明:

∵ MG∥AB 且BC ∥AD ∴ BG=AM

∵ AD=3, AM=2MD ∴ AM=2 ∴ BG=AM=2

∵ BC=4 ∴ G是BC的中點

∵ N是PC的中點 ∴ MG是△PBC的中位線 ∴ NG∥PB

∵ MG∥AB ∴ 平面GMN∥平面PAB

∴ MN⊆平面GMN ∴ MN∥平面PAB

命題得證!

下圖請欣賞:過已知直線MN作已知平面PAB的平行平面MNG的動態圖

“平行平面”+“相交平面”——玩轉空間幾何線面平行問題

過已知直線作平行平面動態圖

第三步:小結

線面平行是一個很重要的概念,透過線面平行能得到線線平行,也能透過線面平行得到面面平行。可以說,線面平行是線線平行與線面平行的紐帶。從理論分享和高考真題分享得知,證明線面平行的方法有且僅有兩個:過已知直線作已知平面的相交平面或者作已知平面的平行平面,即作“平行平面”+“相交平面”能完美解答線面平行的問題。若過已知直線的平面與已知平面有交點,且交線容易找到,則作已知平面的“相交平面”;反過來,若交線不容易找到,得考慮作“平行平面”。二選一的必選題,希望對神獸們有幫助。

第四步:遊戲結束!

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