2022届高考北师大版数学(理)一轮复习学案:7.5 直线、平面垂直的判定及其性质
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1、第五节 直线、平面垂直的判定及其性质 命题分析预测 学科核心素养 从近五年的考查情况来看,本节是高考的热 点,主要考查直线与平面以及平面与平面垂 直的判定和性质,常出现在解答题的第(1) 问中,难度中等 本节通过线、面垂直的判定及性质考查考生 对转化与化归思想的应用,提升直观想象、 逻辑推理核心素养 授课提示:对应学生用书第 150 页 知识点一 直线与平面垂直 (1)直线和平面垂直的定义 如果一条直线 l 与平面 内的任意直线都垂直,就说直线 l 与平面 互相垂直 (2)判定定理与性质定理 文字语言 图形表示 符号表示 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
2、面垂直 la,lb abO a b l 性质 定理 两直线垂直于同一个平面, 那么这两条直线平行 a b ab 温馨提醒 二级结论 1直线与平面垂直的定义常常逆用,即 a,bab 2若平行直线中一条垂直于平面,则另一条也垂直于该平面 3垂直于同一条直线的两个平面平行 4过一点有且只有一条直线与已知平面垂直 5过一点有且只有一个平面与已知直线垂直 必明易错 证明线面垂直时,易忽视“面内两条直线相交”这一条件 1 (2021 深圳四校联考)若平面 , 满足 ,l,P,Pl,则下列命题中是假命 题的为( ) A过点 P 垂直于平面 的直线平行于平面 B过点 P 垂直于直线 l 的直线在平面 内 C过
3、点 P 垂直于平面 的直线在平面 内 D过点 P 且在平面 内垂直于 l 的直线必垂直于平面 解析:由于过点 P 垂直于平面 的直线必平行于平面 内垂直于交线的直线,因此也平行于 平面 因此 A 正确过点 P 垂直于直线 l 的直线有可能垂直于平面 ,不一定在平面 内, 因此 B 不正确根据面面垂直的性质定理知,选项 C,D 正确 答案:B 2 (2021 唐山模拟)如图,在以下四个正方体中,直线 AB 与平面 CDE 垂直的是( ) A B C D 解析:对于,易证 AB 与 CE 所成角为 45 ,则直线 AB 与平面 CDE 不垂直;对于,易证 ABCE,ABED,且 CEEDE,则 A
4、B平面 CDE;对于,易证 AB 与 CE 所成角为 60 , 则直线 AB 与平面 CDE 不垂直; 对于, 易证 ED平面 ABC, 则 EDAB, 同理 ECAB, 可得 AB平面 CDE 答案:B 3“直线 a 与平面 内的无数条直线都垂直”是“直线 a 与平面垂直”的 条件 解析: 根据直线与平面垂直的定义知“直线 a 与平面 内的无数条直线都垂直”不能推出“直 线 a 与平面 垂直”,反之则可以,所以应是必要不充分条件 答案:必要不充分 知识点二 平面与平面垂直 (1)平面与平面垂直的定义 两个平面相交,如果它们所成的二面角是直二面角,就说这两个平面互相垂直 (2)判定定理与性质定
5、理 文字语言 图形表示 符号表示 判定 定理 一个平面经过另一个平面的一条垂 线,则这两个平面互相垂直 l,l 性质 定理 如果两个平面互相垂直,则在一个 平面内垂直于它们交线的直线垂直 于另一个平面 a la l l 温馨提醒 面面垂直的判定定理中,直线在面内且垂直于另一平面易忽视 面面垂直的性质定理在使用时易忘一个平面内一线垂直于交线而盲目套用造成失误 1下列命题中不正确的是( ) A如果平面 平面 ,且直线 l平面 ,则直线 l平面 B如果平面 平面 ,那么平面 内一定存在直线平行于平面 C如果平面 不垂直于平面 ,那么平面 内一定不存在直线垂直于平面 D如果平面 平面 ,平面 平面 ,
6、l,那么 l 解析:若平面 平面 ,且直线 l平面 ,则直线 l平面 或直线 l 与平面 相交故选 项 A 错误 答案:A 2 (2021 苏州模拟)在三棱锥 P- ABC 中,点 P 在平面 ABC 中的射影为点 O (1)若 PAPBPC,则点 O 是ABC 的 心; (2)若 PAPB,PBPC,PCPA,则点 O 是ABC 的 心 解析: (1)如图 1,连接 OA,OB,OC,OP, 在 RtPOA,RtPOB 和 RtPOC 中,PAPCPB, 所以 OAOBOC,即 O 为ABC 的外心 (2)如图 2,延长 AO,BO,CO 分别交 BC,AC,AB 于点 H,D,G 因为 P
7、CPA,PBPC,PAPBP, 所以 PC平面 PAB,又 AB平面 PAB,所以 PCAB, 因为 ABPO,POPCP, 所以 AB平面 PGC,又 CG平面 PGC, 所以 ABCG,即 CG 为ABC 边 AB 上的高 同理可证 BD,AH 分别为ABC 边 AC,BC 上的高,即 O 为ABC 的垂心 答案: (1)外 (2)垂 授课提示:对应学生用书第 151 页 题型一 直线与平面垂直的判定与性质 例 如图所示,在四棱锥 P- ABCD 中,PA底面 ABCD,ABAD,ACCD,ABC60 , PAABBC,E 是 PC 的中点 证明: (1)CDAE; (2)PD平面 ABE
8、 证明 (1)在四棱锥 P- ABCD 中, PA底面 ABCD,CD平面 ABCD, PACD 又ACCD,PAACA, PA,AC平面 PAC, CD平面 PAC 又 AE平面 PAC,CDAE (2)由 PAABBC,ABC60 ,可得 ACPA E 是 PC 的中点,AEPC 由(1)知 AECD,且 PCCDC, PC,CD平面 PCD, AE平面 PCD, 又 PD平面 PCD,AEPD PA底面 ABCD,AB平面 ABCD, PAAB 又ABAD,且 PAADA, AB平面 PAD,而 PD平面 PAD, ABPD又ABAEA, AB,AE平面 ABE, PD平面 ABE 1判
9、定线面垂直的四种方法 2判定线线垂直的四种方法 对点训练 如图所示,在四棱锥 P- ABCD 中,AB平面 PAD,ABCD,PDAD,E 是 PB 的中点,F 是 DC 上的点,且 DF1 2AB,PH 为PAD 中 AD 边上的高 求证: (1)PH平面 ABCD; (2)EF平面 PAB 证明: (1)因为 AB平面 PAD,PH平面 PAD,所以 PHAB 因为 PH 为PAD 中 AD 边上的高,所以 PHAD 因为 ABADA,AB平面 ABCD,AD平面 ABCD,所以 PH平面 ABCD (2)如图,取 PA 的中点 M,连接 MD,ME因为 E 是 PB 的中点,所以 ME
10、綊1 2AB 又因为 DF 綊1 2AB 所以 ME 綊 DF, 所以四边形 MEFD 是平行四边形, 所以 EFMD 因为 PDAD,所以 MDPA 因为 AB平面 PAD,MD平面 PAD,所以 MDAB 因为 PAABA,所以 MD平面 PAB, 所以 EF平面 PAB 题型二 面面垂直的判定与性质 例 如图,四棱锥 P- ABCD 中,ABAC,ABPA,ABCD,AB2CD,E,F,G,M,N 分别为 PB,AB,BC,PD,PC 的中点 (1)求证:CE平面 PAD; (2)求证:平面 EFG平面 EMN 证明 (1)法一:取 PA 的中点 H,连接 EH,DH 又 E 为 PB
11、的中点, 所以 EH 綊1 2AB 又 CD 綊1 2AB, 所以 EH 綊 CD 所以四边形 DCEH 是平行四边形, 所以 CEDH 又 DH平面 PAD,CE平面 PAD 所以 CE平面 PAD 法二:连接 CF因为 F 为 AB 的中点,所以 AF1 2AB 又 CD1 2AB, 所以 AFCD 又 AFCD,所以四边形 AFCD 为平行四边形 因此 CFAD 又 CF平面 PAD,AD平面 PAD, 所以 CF平面 PAD 因为 E,F 分别为 PB,AB 的中点,所以 EFPA 又 EF 平面 PAD,PA平面 PAD, 所以 EF平面 PAD 又因为 CFEFF故平面 CEF平面
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