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【立体几何】平行证明的四大必杀技!

时间:2022-04-22 15:14:38 热博 我要投稿

类型一

根据已有平行关系证平行

例题1:已知四棱锥P-ABCD,且G,E,F,H分别是棱PB,AB,CD,PC上共面的四点,且有BC∥平面GEFH,证明GH∥EF。 证明: ∵BC∥平面GEFH,平面GEFH∩平面ABCD=EF 且BC⊂平面ABCD ∴BC∥EF ∵EF⊄平面PBC,BC⊂平面PBC ∴平面EF∥平面PBC ∵平面EFGH∩平面PBC=GH ∴EF∥GH 例题2:如图,三棱台DEF-ABC,AB=2DE,且G,H分别为AC,BC的中点,求证:BD∥平面FGH。

证明:

在三棱台DEF-ABC中,AB=2DE 且H为BC的中点, ∴BH∥EF,且BH=EF ∴四边形BHEF是平行四边形 又G是AC中点,H为BC的中点, 根据三角形中位线可得: GH∥AB,又GH∩HF=H ∴平面FGH∥平面ABED ∵BD⊂平面ABED ∴BD∥平面FGH 变式:如图所示,在三棱锥P-ABQ中, D,C,E,F分别是AQ,BQ,AP,BP的中点, PD与EQ交于点G,PC与FQ交于点H,连接GH,求证AB∥GH。

类型二

利用三角形的中位线证平行 例题:如图,四棱锥P-ABCD,AD∥BC,且AD=2BC,且E,F分别为线段AD,PC的中点,求证:AP∥平面BEF。 证明: 连接AC,CE,且AC与BE相交于点O,连接OF,如下图: ∵AD∥BC,且AD=2BC, 且E是AD的中点,可得: 四边形ABCE是平行四边形 ∴O是AC的中点,又F是PC的中点 ∴OF是△ACP的中位线 ∴OF∥PA ∵PA⊄平面BEF,OF⊂平面BEF ∴AP∥平面BEF 变式:如图,直三棱柱ABC-A 1 B 1 C 1 ,点M,N分别为A 1 B和B 1 C 1 的中点,求证:MN∥A 1 ACC 1

类型三

利用平行四边形的性质证平行

例题1:在四棱锥P-ABCD中,AB∥CD,CD=2AB,E为PD的中点,求证:AE∥平面PBC。 证明: 取PC的中点F,连接EF,BF,如下图:

∵E,F分别是PD,PC的中点 ∴EF∥CD,且CD=2EF 又AB∥CD,且CD=2AB ∴AB∥EF,且AB=EF 即四边形ABFE是平行四边形 ∴AE∥BF 又AE⊄平面PBC,BF⊂平面PBC ∴AE∥平面PBC 例题2:如图,三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC是等边三角形,侧面BCC1B是矩形,AB=A1B,N是B 1 C的中点,M是棱AA1上的一点,且AA1⊥CM,证明:MN∥ABC 证明: 连接BM,取BC得中点P,连接AP,NP,如下图: ∵BCC1B1是矩形,∴BC⊥BB1, ∵AA1∥BB1∴AA 1 ⊥BC ∵AA1⊥MC,BC∩MC=C, ∴AA 1 ⊥平面BCM ∴AA1⊥MB ∵AB=A1B ∴M是AA1的中点, 又P,N分别是CB,CB 1 的中点, 由三角形的中位线可得: NP∥BB 1 ,且BB 1 =2NP ∴NP∥MA,且NP=MA ∴四边形AMNP是平行四边形 ∴MN∥AP ∵MN⊄平面ABC,AP⊂平面ABC ∴MN∥平面ABC 变式:如图,四棱锥P-ABCD,PA⊥底面ABCD,AD∥BC,AD=3,BC=4,且M为线段AD上一点,AM=2MD,N为PC的中点,证明:MN∥平面PAB。

类型四

利用向量法证垂直

1 利用平面法向量 利用法向量证明直线与平面平行的基本原理为: 若平面外一条直线的方向向量垂直于此平面的法向量,则该向量与此平面平行。 即若法向量n⊥平面ɑ,且法向量n ⊥向量 a ,则向量a∥平面ɑ 例题:如图,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是正方形,AA1=4,AB=2,E,M,N分别是BC,BB1,A1D的中点,证明:MN∥C1DE 证明: 以D为原点,以DA所在直线为x轴,DC所在直线为y轴,DD1所在直线为z轴,建立空间直角坐标系如下:

根据AA1=4,AB=2,可得点的坐标如下: D(0,0,0),E(1,2,0),C1(0,2,4) M(2,2,2),N(1,0,2) 则有:

2利用向量共面定理

向量共面定理: 已知向量a,向量b,向量c两两不共线,若存在实数x,y,使得向量c=xa+yb,则向量a,向量b,向量c共面。具体如下动图所示: 备注: 因为向量是可以移动的,所以几个向量共面不代表向量所对应的直线是相互共面的。

例题:如图所示四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,AB=4,PA=2,E为PD的中点,证明:PB∥平面AEC

证明: 以A为原点,以AB所在直线为x轴,AD所在直线为y轴,AP所在直线为z轴,建立空间直角坐标系如下:

根据AB=4, PA=2,可得点的坐标如下: A(0,0,0),P(0,0,2) ,B(4,0,0) D(0,4,0) ,C(4,4,0) ∵E为PD的中点, ∴E(0,2,1)

3利用平面向量共线定理

平面向量共线定理:

不共线的两条直线所对应的向量分别为向量a,向量b,若向量a=λb,则向量a∥向量b 接下来用平面向量共线定理再解上面用法向量求解的例题 例题:如图,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是正方形,AA1=4,AB=2,E,M,N分别是BC,BB1,A1D的中点,证明:MN∥C1DE

证明: 以D为原点,以DA所在直线为x轴,DC所在直线为y轴,DD1所在直线为z轴,建立空间直角坐标系如下:

根据AA1=4,AB=2,可得点的坐标如下: D(0,0,0),E(1,2,0) M(2,2,2),N(1,0,2) 则有:

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