面面垂直证明例题(推荐5篇)
一、学习目标:
1.掌握平面与平面垂直的性质定理的证明及应用;
2.掌握空间中的垂直关系相互转化的方法。
二、学习过程:
(一)复习引入
1.平面与平面垂直的定义:
2.面面垂直判定定理:
(二)探索研究
(1)观察黑板所在的平面和地面,它们是互相垂直的,那么黑板所在的平面里的任意一条直线是否就一定和地面垂直?
(2)观察长方体ABCD-A`B`C`D`中,平面AA`D`D与平面ABCD垂直,你能否在平面AA`D`D中找一条直线垂直于平面ABCD?
(三)严格证明
已知,CD,AB,ABCD于B.求证:AB.A
DB
(四)得出定理
面面垂直的性质定理:
两平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直.符号语言表述:
(五)知识应用举例
例
1、已知平面α与β互相垂直,判断下列命题是否正确:
(1)若b,则b。
(2)若=l,bl则b。
(3)若b,则b垂直于平面内的无数条直线。
(4)过一个平面内任意一点作交线的垂线,则此垂线
必垂直于另一个平面。
例
2、平面与平面互相垂直,m,P,Pm,判断:
(1)过点P且垂直于的直线a是否一定在内?
(2)过点P且垂直于的直线l与是什么位置关系?并证明
例
3、如图,AB是⊙O的直径,C是圆周上不同于A,B的任意一点,平面PAC⊥平面ABC,(1)求证:BC⊥平面PAC。(2)判断平面PBC与平面PAC是否垂直,并证明。
A
O B
练习:如图,AB是⊙O的直径,点C是圆上异于A,B的任意一点,PA⊥平面ABC,AF⊥PC于F.求证:AF⊥平面PBC.C
解题反思:
(六)小结反思
1.面面垂直的性质定理
2..空间垂直关系有那些?如何实现空间垂直关系的相互转化?请指出下图中空间垂直关系转化的定理依据?
①
②
③
④
5预习案:
目标(1)了解“二面角”、“二面角的平面角”及“直二面角”、“两个平面互相垂直”的概念;理解面面垂直的判定定理及性质定理。
(一)阅读课本P67-69,回答下列问题:
1、半平面、二面角是怎么定义的?请你试着画出一个二面角,并给出记法。
__________________________________________
2、我们应该怎样刻画二面角的大小?___________平面角是怎么定义的?__________________二面角的平面角在哪个范围内?______________
3、直二面角是怎么定义的?__________________________________
4、如图,∠AOB为直二面角α-l-β 的平面角,那么直线AO与平面α的位置关系如何?______
5、在二面角α-l-β中,直线OA在平面β内,如果OA⊥α,那么二面角α-l-β是直二面角吗? lB
猜想:如果一个平面内有一条直线垂直于另一个平面,那么这两个平面互相垂直吗?_____
【归纳】
平面与平面垂直的判定定理:_____________________________________________________ 符号表示:______________________________
(二)阅读课本P71-72,回答下列问题:
1、若α⊥β,那么α内的所有直线都垂直于β吗?
2、两平面互相垂直,分别在这两平面内的两直线是否互相垂直。
3、两平面互相垂直,分别在两平面且互相垂直的两直线一定分别与另一个平面垂直吗?
4、两平面互相垂直,过一平面内的任一点在该平面内作交线的垂线,则此直线必垂直于另一个平面吗?
平面与平面垂直的性质定理:_____________________________________________
符号语言:_____________________________________
(三)预习自测:
1、判断下列命题是否正确?
(1)一个二面角的平面角只有一个()
(2)二面角的棱必垂直于这个二面角的平面角所在的平面()
(3)若,则平面内所有直线都垂直于平面。()
(4)若,则平面内一定存在直线平行于平面。()
(5)若平面不垂直于平面,则平面内一定不存在直线垂直于平面。()
(6)若,,=l,则l。()
课堂案:
目标:1)使学生正确理解 “二面角”、“二面角的平面角”及“直二面角”、“两个平面互相垂直”的概念;(2)使学生掌握两个平面垂直的判定定理及性质定理,并会其简单的应用; 【典型例题】
例
1、如图,AB是⊙O的直径,PA垂直于⊙O所在的平面,C是圆周上不同于A、B的任意一点,求证:平面PAC⊥平面PBC.强化练习:如图所示,四边形ABCD是平行四边形,直线PB⊥平面ABCD,E是PD的中点,求证:平面EAC⊥平面ABCD.
例2如图,在四面体PABC中,PA面ABC,强化练习2:已知:α⊥γ,β⊥γ,α∩β=a。求证:a⊥γ.P
面PAB面PBC,求证:BCAB.BC
例3如图,在四棱锥P – ABCD中,底面是边长为a的正方形,侧棱
(1)求证PB面ABCD(2)求证:平面PAC平面PBD
强化练习3:如图所示,直三棱柱ABC—A1B1C1中,B1C1=A1C1,AC1⊥A1B,M、N分别是A1B1、AB的中点.C1 A
1(1)求证:C1M⊥平面A1ABB1;
(2)求证:A1B⊥AM;B1
(3)求证:平面AMC1∥平面NB1C;巩固案
1、已知l,则过l与垂直的平面()
A、有1个B、有两个C、有无数个D、不存在2、设m、n是两条不同的直线, α、β、γ是三个不同的平面, 给出下列四个命题:①若m⊥α, n //α, 则m⊥n;②若α//β, β//γ, m⊥α, 则m⊥γ;③若m //α, n //α, 则m // n;④若α⊥γ, β⊥γ, 则α//β.其中正确命题的序号是()
A.① ②B.② ③C.③ ④D.① ④
3、设两个平面互相垂直,则()
A.一个平面内的任何一条直线都垂直与另一个平面
B.过交线上一点垂直于一个平面的直线必在另一个平面上 C.过交线上一点垂直于交线的直线,必垂直于另一个平面 D.分别在两个平面上的两条直线互相垂
A N
B
C
4.如图,已知AB⊥平面BCD,BC⊥CD,你能发现哪些平面互相垂直,为什么?
5.在正方体ABCD-A1B1C1D1中, 求证:平面B1AC⊥面B1D1DB6、如图,直三棱柱ABC-A1B1C1,平面A1BC平面A1ABB1 求证:ABBC
A
1B1
C1
A
C
7、如图,,AB,CD,CDAB,CE、EF,FEC90, 求证:平面EFD平面DCE
.8、(选作)如图所示,在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是∠DAB=60°且边长为a的菱形,侧面PAD为正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD,若G为AD边的中点,(1)求证:BG⊥平面PAD;(2)求证:AD⊥PB;
(3)若E为BC边的中点,能否在棱PC上找到一点F,使平面DEF⊥平面ABCD,并证明你的结论.B
E C
A
D
F
C
二、面面垂直与线面垂直:
1、条件的正确填写:
(1)由线面垂直证明面面垂直的训练:
①如左图:∵PC⊥平面ABCD,∴平面PCD⊥平面ABCD
②如左图:∵CD⊥平面PCB,∴平面ABCD⊥平面PCB
③如左图:∵⊥平面PCD,∴平面PCB⊥平面PCD
(2)由面面垂直证明线面垂直的训练:
①如左图:由3个条件:平面BAP⊥平面PAD,和可证:BA⊥平面PDA
②如左图:由3个条件:平面PAC⊥平面ABCD,和可证:BD⊥平面PAC
③如左图:由3个条件:,PA⊥AB
和可证:PA⊥平面ABCD
④如上图:∵,和
∴CD⊥平面PAD2、简单的证明题:
(1)底面是正方形的四棱锥P-ABCD中,(2)底面是正方形的四棱锥P-ABCD中,PC⊥CD,求证:平面PCD⊥平面PCB平面PAC⊥平面ABCD,求证:BD⊥PC3、中档的证明题:
(1)如图,在正方体ABCD-EFGH中(2)如图:VA=VB=VC,∠ACB=90°,求证:平面BED⊥平面AEGC∠CVA=∠CVB=60°
求证:平面ACB⊥平面AVB
(3)如图,AB为圆O的直径,C为圆O上的一点,PA⊥平面ABC,AE⊥PB,AF⊥PC
求证:PB⊥平面
证明面面平行的方法
利用向量方法判断空间位置关系,其难点是线面平行与面面垂直关系问题.应用下面的两个定理,将可建立一种简单的程序化的解题模式.定理1设MA→、MB→不共线,PQ→=xMA→+yMB→(x,y∈R),则①P∈平面MAB PQ平面MAB;②P平面MAB PQ∥平面MAB.定理2设向量AB→、AC→不共线,DE→、DF→垂直于同一平面的两个平面互相平行
这个是错误的,比如立方体相邻三个面,两两垂直,显然不符合你说的平行条件,证明面面平行可以用垂直于同一直线来证,但垂直于同一平面是错的
2
1,线面垂直到面面垂直,直线a垂直于平面1,直线a平行与或包含于平面2,所以平面1垂直于平面2
2,(最白痴的一个)平面1垂直于平面2,平面1平行于平面3,所以平面3垂直于平面2
3,通过2面角的夹角,如果2面角的夹角是90度,那么两个平面也是垂直的
这些方法前面都要通过其他方法证明,一步步才能证到这儿,譬如方法1,要先证明线面垂直,所以你也得知道线面垂直的证法有哪些。学立体几何,重要的是空间感,没事多揣摩揣摩比划比划,把每个定理的内容用图形表示出来,并记在脑子中,这样考试的时候才能看到图和题就会知道用什么定理了,熟记并熟练掌握哪些定理的运用才行。还有像这样比较好,证明每个东西都有哪些方法,有几种途径,那么做题的时候想不起来用哪个就可以根据题目条件一步步排除,并选择对的方法,一般老师上课都会总结的。还是好好听课吧~~
3
判定:
平面平行的判定一如果一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面,那么这两个平面平行。
平面平行的`判定二垂直于同一条直线的两个平面平行。
性质:
平面平行的性质一 如果两个平行平面同时与第三个平面相交,那么它们的交线平行。
平面平行的性质二 如果一条直线在一个平面内,那么与此平面平行的平面与该直线平行。
这五个条件?哪五个?
判定一中:两条相交的直线是可以确定一个平面的,所以“两条相交直线都平行于另一个平面,那么这两个平面平行。”
判定二中。如果一个直线垂直与一个平面,那么直线垂直于平面内的所有直线,则有垂直于同一条直线的两个平面平行。
4
1.已知正方体ABCD—A1B1C1D1,O是底ABCD对角线的交点. 求证:(1)C1O//平面AB1D1;(2)A1C⊥平面AB1D1.
ADBC
1D
B
C
2.如图,在长方体ABCDA1B1C1D1中,ADAA11,AB1,点E在棱AB上移动。求证:D1E⊥A1D;
3.如图平面ABCD⊥平面ABEF,ABCD是正方形,ABEF是矩形,且AF
A
E
B
C
AD2,G是EF的中点,2(1)求证平面AGC⊥平面BGC;(2)求空间四边形AGBC的体积。
4.如图,在直三棱柱(侧棱与底面垂直的三棱柱)ABCA1B1C1中,AB8,AC6,BC10,D是BC边的中点.(Ⅰ)求证:
5.如图组合体中,三棱柱ABCA1B1C1的侧面ABB1A1 是圆柱的轴截面,C是圆柱底面圆周上不与A、B重合一个点.(Ⅰ)求证:无论点C如何运动,平面A1BC平面A1AC;
(Ⅱ)当点C是弧AB的中点时,求四棱锥A1BCC1B1与圆柱的体积比.
6.如图,四边形ABCD为矩形,AD⊥平面ABE,AE=EB=BC=2,F 为CE上的点,且BF⊥平面ACE.(1)求证:AE⊥BE;
(2)设M在线段AB上,且满足AM=2MB,试在线段CE
上确定一点N,使得MN∥平面DAE.7.如图,在棱长为1的正方体ABCDA1B1C1D1中:(1)求异面直线BC1与AA1所成的角的大小;(2)求三棱锥B
1A1C
1B的体积。(3)求证:B1D
平面A1C1B
ABA1C;(Ⅱ)求证:AC1∥ 面AB1D;
8. 如图:S是平行四边形ABCD平面外一点,M,N分别是
SA,BD上的点,且
AMBN
=,求证:MN//平面SBC SMND
P
9. 如图,在底面为平行四边形的四棱锥P-ABCD中,AB⊥AC,PA⊥平面ABCD,点E是PD的中点.
(Ⅰ)求证:AC⊥PB;(Ⅱ)求证:PB∥平面AEC.
E
A
B
D C
10.在多面体ABCDEF中,点O是矩形ABCD的对角线的交点,平面CDE是等边三角形,棱EF//BC且EF=
BC.
2(I)证明:FO∥平面CDE;
(II)设BC=CD,证明EO⊥平面CDF.
11. 如图,在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱 PD⊥底面ABCD,PD=DC,E是PC的中点,作EF⊥PB交PB于点F.
(Ⅰ)证明PA//平面EDB;(Ⅱ)证明PB⊥平面EFD.
12.如图,四棱锥PABCD中,PA底面ABCD,ABAD,ACCD,ABC60,PAABBC,E是PC的中点.
(1)求证:CDAE;(2)求证:PD面ABE.
13.如图在三棱锥PABC中,PA平面ABC,C E
C
P
B
A
DB
_P
ABBCCA3,M为AB的中点,四点P、A、M、C
都在球O的球面上。
(1)证明:平面PAB平面PCM;(2)证明:线段PC的中点为球O的球心;
14.如图,在四棱锥SABCD中,SAAB2,SBSD ABCD是菱形,且ABC60,E为CD的中点.
(1)证明:CD平面SAE;
(2)侧棱SB上是否存在点F,使得CF//平面SAE?并证明你的结论.
_A_C
_M
_B
D
C
课后练习
1.如图所示,在直三棱柱ABC—A1B1C1中,AB=BB1,AC1⊥平面A1BD,D为AC的中点。(I)求证:B1C//平面A1BD;(II)求证:B1C1⊥平面ABB1A
(III)设E是CC1上一点,试确定E的位置,使平面A1BD⊥平面 BDE,并说明理由。
2.如图,已知AB平面ACD,DE平面ACD,三角形ACD 为等边三角形,ADDE2AB,F为CD的中点(1)求证:AF//平面BCE;
(2)求证:平面BCE平面CDE;
1. 如图,四棱锥P—ABCD中,PA⊥平面ABCD,PA=AB,底面ABCD为直 角梯形,∠ABC=∠BAD=90°,PA=BC=
AD.2
(I)求证:平面PAC⊥平面PCD;
(II)在棱PD上是否存在一点E,使CE∥平面PAB?若 存在,请确定E点的位置;若不存在,请说明理由.5.如图,在四棱锥SABCD中,SAAB
2,SBSD底面ABCD是菱形,且ABC60,E为CD的中点.
(1)证明:CD平面SAE;
(2)侧棱SB上是否存在点F,使得CF//平面SAE?并证明你的结论.
D
C
【课后记】 1.设计思路(1)两课时;
(2)认识棱柱与棱锥之间的内在联系;(3)掌握探寻几何证明的思路和方法;(4)强调书写的规范性 2.实际效果:
(1)用时两节半课;
【面面垂直证明例题】推荐阅读:
立体几何证明平行垂直09-08
面面垂直习题06-19
面面垂直的性质的习题11-06
立体几何垂直和平行的证明练习题10-13
证明面面平行01-16
怎样证明面面平行06-30
垂直绿化工程06-23
垂直度保证措施11-04
平行与垂直教案12-08
放缩法证明数列不等式经典例题10-12