新课标立体几何常考证明题汇总
1、已知四边形ABCD 是空间四边形,,,,E F G H 分别是边,,,AB BC CD DA 的中点 (1) 求证:EFGH 是平行四边形
(2) 若
BD=AC=2,EG=2。求异面直线AC 、BD 所成的角和EG 、BD 所成的角。
考点:证平行(利用三角形中位线),异面直线所成的角
2、如图,已知空间四边形ABCD 中,,BC AC AD BD ==,E 是AB 的中点。 求证:(1)⊥AB 平面CDE; 平面CDE ⊥平面ABC 。
考点:线面垂直,面面垂直的判定
3、如图,在正方体1111ABCD A BC D -中,E 是1AA 的中点, 求证: 1//AC 平面
BDE 。 。
考点:线面平行的判定
4、已知ABC ?中90ACB ∠=
,SA ⊥面ABC ,AD SC ⊥,求证:AD ⊥面SBC .
A
E
D 1
C
B 1
D
C
B
A
A
H
G
F
E
D
C B A
E
B
C
S
D
C
B A
考点:线面垂直的判定
5、已知正方体1111ABCD A BC D -,
O 是底ABCD 对角线的交点. 求证:(1) C 1O ∥面11AB D ;(2)1AC ⊥面11AB D .
考点:线面平行的判定(利用平行四边形),线面垂直的判定
、正方体''''ABCD A B C D -中,求证:(1)''AC B D DB ⊥平面;(2)''BD ACB ⊥平面.
考点:线面垂直的判定
7、正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中.(1)求证:平面A 1BD ∥平面B 1D 1C ; (2)若E 、F 分别是AA 1,CC 1的中点,求证:平面EB 1D 1∥平面FBD .
考点:线面平行的判定(利用平行四边形)
8、四面体ABCD 中,,,AC BD E F =分别为,AD BC 的中点,
且2
EF AC =
, 90BDC ∠= ,求证:BD ⊥平面ACD
D 1O
D
B A
C 1
B 1
A 1
C
A
1
N
M
P
C
B
A
考点:线面垂直的判定,三角形中位线,构造直角三角形
9、如图P 是ABC ?所在平面外一点,,PA PB CB =⊥平面PAB ,M 是PC 的中点,N 是AB 上的点,
3AN NB =
(1)求证:MN AB ⊥;(2)当90APB ∠=
,24AB BC ==时,求MN 的长。
考点:三垂线定理
10、如图,在正方体1111ABCD A BC D -中,
E 、
F 、
G 分别是AB 、AD 、11C D 的中点.求证:平面1D EF ∥平面BDG .
考点:线面平行的判定(利用三角形中位线)
11、如图,在正方体1111ABCD A BC D -中,E 是1AA 的中点. (1)求证:1//AC 平面
BDE ; (2)求证:平面1A AC ⊥平面BDE .
考点:线面平行的判定(利用三角形中位线),面面垂直的判定
12、已知ABCD 是矩形,PA ⊥平面ABCD ,2AB =,4PA AD ==,E 为BC 的中点.
考点:线面垂直的判定,构造直角三角形
13、如图,在四棱锥P ABCD -中,底面ABCD 是0
60DAB ∠=且边长为a 的菱形,侧面PAD 是等边三角形,且平面PAD 垂直于底面ABCD .
(1)若G 为AD 的中点,求证:BG ⊥平面PAD ; (2)求证:AD PB ⊥;
(3)求二面角A BC P --的大小.
考点:线面垂直的判定,构造直角三角形,面面垂直的性质定理,二面角的求法(定义法)
14、如图1,在正方体1111ABCD A BC D -中,M 为1CC 的中点,AC 交BD 于点O ,求证:1
AO ⊥平面MBD .
考点:线面垂直的判定,运用勾股定理寻求线线垂直 15、如图2,在三棱锥A-BCD 中,BC =AC ,AD =BD ,
作BE ⊥CD ,E为垂足,作AH ⊥BE 于H.求证:AH ⊥平面BCD .
16、证明:在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,A 1C ⊥平面BC 1D
A
C
考点:线面垂直的判定,三垂线定理
17、如图,过S 引三条长度相等但不共面的线段SA 、SB 、SC ,且∠ASB=∠ASC=60°,∠BSC=90°,求证:平面ABC ⊥平面BSC .
立体几何公理、定理推论汇总 一、公理及其推论 公理1 如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内。 符号语言:,,,A l B l A B l ααα∈∈∈∈?? 作用: ① 用来验证直线在平面内; ② 用来说明平面是无限延展的。 公理2 如果两个平面有一个公共点,那么它们还有其他公共点,且所有这些公共点的集合是一条过这个公共点的直线。(那么它们有且只有一条通过这个公共点的公共直线) 符号语言:P l P l α βαβ∈?=∈且 ! 作用:① 用来证明两个平面是相交关系; ② 用来证明多点共线,多线共点。 公理3 经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面。 符号语言:,,,,A B C A B C ?不共线确定一个平面 推论1 经过一条直线和这条直线外的一点,有且只有一个平面。 符号语言:A a A a a αα??∈?有且只有一个平面,使, 推论2 经过两条相交直线,有且只有一个平面。 符号语言:a b P a b ααα?=???有且只有一个平面,使, ) 推论3 经过两条平行直线,有且只有一个平面。 符号语言://a b a b ααα???有且只有一个平面,使, 公理3及其推论的作用:用来证明多点共面,多线共面。 公理4 平行于同一条直线的两条直线平行(平行公理)。
符号语言://////a b a c c b ???? 图形语言: 作用:用来证明线线平行。 二、平行关系 - 公理4 平行于同一条直线的两条直线平行(平行公理)。(1) 符号语言://////a b a c c b ???? 图形语言: 1.线面平行的判定定理 如果平面外一条直线和这个平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行。(2) 符号语言: ////a b a a b ααα???????? 图形语言: 线面平行的性质定理 如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行。(3) 符号语言:////a b a a b βαβα??????=? 图形语言: 2.面面平行的判定定理 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.(4) 符号语言://(/,///),a b b b O a a ββαααβ??=?????? 图形语言: ! 面面平行的判定 如果两个平面垂直于同一条直线,那么这两个平面平行。(5) 符号语言:,,//oo oo ααββ???? ⊥⊥ 图形语言:
立体几何证明------垂直 一.复习引入 1.空间两条直线的位置关系有:_________,_________,_________三种。 2.(公理4)平行于同一条直线的两条直线互相_________. 3.直线与平面的位置关系有_____________,_____________,_____________三种。 4.直线与平面平行判定定理:如果_________的一条直线和这个平面的一条直线平行, 那么这条直线和这个平面平行 5.直线与平面平行性质定理:如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这 个平面相交,那么_________________________. 6.两个平面的位置关系:_________,_________. 7.判定定理1:如果一个平面有_____________直线都平行于另一个平面,那么这两 个平面平行. 8.线面垂直性质定理:垂直于同一条直线的两个平面________. 9.如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的________平行. 10.如果两个平面平行,那么其中一个平面的所有直线都_____于另一个平面. 二.知识点梳理 要点诠释:定义中“平面的任意一条直线”就是指“平面的所有直线”,这与“无数条直线”不同(线 线垂直线面垂直) Ⅰ.二面角:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫二面角(dihedral angle ). 这条直线叫做二 面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面. 记作二面角AB αβ--. (简记P AB Q --)
二面角的平面角的三个特征: ⅰ. 点在棱上 ⅱ. 线在面 ⅲ. 与棱垂直 Ⅱ.二面角的平面角:在二面角αβ-l -的棱l 上任取一点O ,以点O 为垂足,在半平面,αβ分别作垂直于棱l 的射线OA 和OB ,则射线OA 和OB 构成的AOB ∠叫做二面角的平面角. 作用:衡量二面角的大小;围:000180θ<<. 知识点四、平面和平面垂直的定义和判定 (垂直问题中要注意题目中的文字表述,特别是“任何”“ 随意”“无数”等字眼) 三.常用证明垂直的方法 立体几何中证明线面垂直或面面垂直都可转化为线线垂直,而证明线线垂直一般有以下的一些方法: (1) 通过“平移”。 (2) 利用等腰三角形底边上的中线的性质。 (3) 利用勾股定理。 (4) 利用直径所对的圆周角是直角 (1) 通过“平移”,根据若则a //b,且b⊥平面α,a⊥平面α 1.在四棱锥P-ABCD 中,△PBC 为正三角形,AB ⊥平面PBC ,AB ∥CD ,AB=2 1 DC ,中点为PD E . 求证:AE ⊥平面PDC. 2.如图,四棱锥P -ABCD 的底面是正方形,PA ⊥底面ABCD , ∠PDA=45°,点E 为棱AB 的中点.求证:平面PCE ⊥平面PCD ; (第2题
高中数学“立体几何”教学研究 一 . “立体几何”的知识能力结构 高中的立体几何是按照从局部到整体的方式呈现的,在必修2中,先从对空间几何体的整体认识入手,主通过直观感知、操作确认,获得空间几何体的性质,此后,在空间几何体的点、直线和平面的学习中,充分利用对模型的观察,发现几何体的几何性质并通过简单的“推理”得到一些直线和平面平行、垂直的几何性质,从微观上为进一步深入研究空间几何体做了必要的准备.在选修2-1中,首先引入空间向量,在必修2的基础上完善了几何论证的理论基础,在此基础上对空间几何体进行了深入的研究. 首先安排的是对空间几何体的整体认识,要求发展学生的空间想像能力,几何直观能力,而没有对演绎推理做出要求. 在“空间点、直线、平面之间的位置关系”的研究中,以长方体为模型,通过说理(归纳出判定定理,不证明)或简单推理进行论证(归纳并论证明性质定理), 在“空间向量与立体几何”的学习中,又以几何直观、逻辑推理与向量运算相结合,完善了空间几何推理论证的理论基础,并对空间几何中较难的问题进行证明. 可见在立体几何这三部分中,把空间想像能力,逻辑推理能力,适当分开,有所侧重地、分阶段地进行培养,这一编排有助于发展学生的空间观念、培养学生的空间想象能力、几何直观能力,同时降低学习立体几何的门槛,同时体现了让不同的学生在数学上得到不同的发展的课标理念. 二. “立体几何”教学内容的重点、难点 1.重点: 空间几何体的结构特征:柱、锥、台、球的结构特征的概括; 空间几何体的三视图与直观图:几何体的三视图和直观图的画法; 空间几何体的表面积与体积:了解柱、锥、台、球的表面积与体积的计算公式; 空间点、直线、平面的位置关系:空间直线、平面的位置关系; 直线、平面平行的判定及其性质:判定定理和性质定理的归纳; 直线、平面垂直的判定及其性质:判定定理和性质定理的归纳. 2.难点: 空间几何体结构特征的概括:柱、锥、台球的结构特征的概括; 空间几何体的三视图与直观图:识别三视图所表示的几何体; 空间点、直线、平面的位置关系:三种语言的转化; 直线、平面平行的判定及其性质:性质定理的证明; 直线、平面垂直的判定及其性质:性质定理的证明.
一.直线和平面的三种位置关系: 1. 线面平行 2. 线面相交 l 符号表示: 符号表示: 3. 线在面内 符号表示: 二.平行关系: 1.线线平行: 方法一:用线面平行实现。方法二:用面面平行实现。 m l m l l // // ? ? ? ? ? ? = ? ? β α β α m l m l// // ? ? ? ? ? ? = ? = ? β γ α γ β α 方法三:用线面垂直实现。若α α⊥ ⊥m l,,则m l//。 2.线面平行: 方法一:用线线平行实现。 α α α// // l l m m l ? ? ? ? ? ? ? ? 方法二:用面面平行实现。 α β β α // // l l ? ? ? ? ? 3.面面平行: 方法一:用线线平行实现。方法二:用线面平行实现 β α α β // ' ,' , ' // ' // ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 且相交 且相交 m l m l m m l l 。β α β α α // , // // ? ? ? ? ? ? ?且相交 m l m l 三.垂直关系: l
1. 线面垂直: 方法一:用线线垂直实现。 方法二:用面面垂直实现。 α α⊥??? ????? ?=?⊥⊥l AB AC A AB AC AB l AC l , αββαβα⊥???? ???⊥=?⊥l l m l m , 2. 面面垂直: 方法一:用线面垂直实现。 方法二:计算所成二面角为直角。 βαβα⊥?? ?? ?⊥l l 3. 线线垂直: 方法一:用线面垂直实现。 m l m l ⊥?? ?? ?⊥αα 方法二:三垂线定理及其逆定理。 PO l OA l PA l αα⊥? ? ⊥?⊥????
必修二立体几何常考证明题 一.证明线线平行,线面平行,面面平行 1.利用三角形中位线 2. 利用平行四边形 考点1:线面平行的判定(利用三角形中位线) 例1:如图,在正方体1111ABCD A BC D -中,E 是1AA 的中点, 求证: 1//AC 平面 BDE 。 考点2:线面平行的判定(利用平行四边形) 例2:已知正方体111 1 ABCD A BC D -,O 是底ABCD 对角线的交点. 求证:(1) C 1O ∥面11AB D ; 练习: 1、如图,在底面是矩形的四棱锥ABCD P -中,⊥PA 面ABCD ,E 、F 为别为PD 、 AB 的中点,求证:直线AE ∥平面PFC A E D 1 C B 1 D C B A D 1O D B A C 1 B 1 A 1 C
2正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的底面边长为8,侧棱长为6,D 为AC 中点。 (1)求证:直线AB 1∥平面C 1DB ; 3、 如图,已知ABCD PA 矩形 所在平面,N M 、分别为PC AB 、的中点; (Ⅰ)求证:PAD MN 平面//; 4、如图,在三棱锥D-ABC 中,已知△BCD 是正三角形,AB ⊥平面BCD ,AB=BC=a ,E 为 BC 的中点,F 在棱AC 上,且AF=3FC . (1)求三棱锥D-ABC 的表面积;(2)求证AC ⊥平面DEF ; (3)若M 为BD 的中点,问AC 上是否存在一点N ,使MN ∥平面DEF ?若存在,说明点N 的位置;若不存在,试说明理由. A 1 C 1 C B A B 1
考点3:面面平行的判定 例7:如图,在正方体111 1 ABCD A BC D 中,E 、F 、G 分别是AB 、AD 、1 1 C D 的中点. 求证:平面1D EF ∥平面BDG . 5、棱长为a 的正方体AC 1中,设M 、N 、E 、F 分别为棱A 1B 1、A 1D 1、C 1D 1、B 1C 1的中点. (1)求证:E 、F 、B 、D 四点共面; (2)求证:面AMN ∥面EFBD .
1.如图,三棱柱 ABC — A i B i C i 中,侧棱垂直底面, 1 / ACB=90 , AC=BC= gAA i , D 是棱 AA i 的中点 (I )证明:平面 BDC i 丄平面BDC (n)平面BDC i 分此棱柱为两部分,求这两部分体积的 比? 2?如图5所示,在四棱锥 P ABCD 中, AB 平面 PAD , AB//CD , PD AD , E 是 1 PB 的中点,F 是CD 上的点且 DF —AB , 2 PH PAD 中AD 边上的高? (1) 证明:PH 平面ABCD ; (2) 若 PH i , AD 2, FC i ,求三 (3)证明:EF 平面PAB . 3.如图,在直三棱柱ABC ABG 中,AB i AC i , D ,E 分 别是棱 BC , CC i 上的点(点D 不同于点C ),且AD DE , F 为B,G 的 中点. 求证:(i )平面ADE 平面BCGB,; (2)直线AF 〃平面ADE . 棱锥E BCF 的体积 ; 妥5小
4. 如图,四棱锥P—ABCD中,ABCD为矩形,△ PAD为等腰直角三角 形,/ APD=90 面PAD丄面ABCD,且AB=1 , AD=2 , E、F分别为 PC和BD的中点. (1) 证明:EF//面PAD ; (2) 证明:面PDC丄面PAD ; (3) 求四棱锥P—ABCD的体积. 5. 在如图所示的几何体中,四边形ABCD是正方形, MA 平面ABCD , PD//MA , E、G、F 分别为MB、PB、 PC 的中点,且AD PD 2MA. (I)求证:平面EFG 平面PDC ; (II )求三棱锥P MAB与四棱锥P ABCD的体积之比. B
2009-2017全国高中数学联赛分类汇编第09讲:立体几何 1、(2010一试7)正三棱柱111C B A ABC -的9条棱长都相等,P 是1CC 的中点,二面角α=--11B P A B ,则=αsin 【答案】4 【解析】 O E P 1B 1 A 1 C B A 设分别与平面P BA 1、平面P A B 11垂直的向量是),,(111z y x m =、),,(222z y x n =,则 ???? ?=++-=?=+-=?,03, 022111111z y x z x BA ???? ?=-+-=?=-=?, 03, 022221211z y x B x A B n 由此可设)3,1,0(),1,0,1(==,所以cos m n m n α?=? ,即 2cos cos αα=?= .所以4 10sin =α. 解法二:如图,PB PA PC PC ==11, . 设B A 1与1AB 交于点,O 则1111,,OA OB OA OB A B AB ==⊥ . 11,,PA PB PO AB =⊥因为 所以 从而⊥1AB 平面B PA 1 . 过O 在平面B PA 1上作P A OE 1⊥,垂足为E .
连结E B 1,则EO B 1∠为二面角11B P A B --的平面角.设21=AA ,则易求得 3,2,5111== ===PO O B O A PA PB . 在直角O PA 1?中,OE P A PO O A ?=?11,即5 6,532= ∴?= ?OE OE . 11B O B E =∴===又.4 10 5 542sin sin 111= ==∠=E B O B EO B α. 2、(2011一试6)在四面体ABCD 中,已知?=∠=∠=∠60CDA BDC ADB ,3==BD AD ,2=CD ,则四面体ABCD 的外接球的半径为 【解析】 因为?=∠=∠=∠60ADB CDB CDA ,设CD 与平面ABD 所成角为θ,可求得3 2sin ,3 1cos = = θθ. 在△DMN 中,332 33232,121=??=?=== DP DN CD DM .学科*网 由余弦定理得231312)3(1222=? ??-+=MN , 故2=MN .四边形DMON 的外接圆的直径 33 22sin === θ MN OD .故球O 的半径3=R . 3、(2012一试5)设同底的两个正三棱锥P ABC -和Q ABC -内接于同一个球.若正三棱锥P ABC -的
1. 空间角与空间距离 在高考的立体几何试题中,求角与距离是必考查的问题,其中最主要的是求线线角、线面角、面面角、点到面的距离,求角或距离的步骤是“一作、二证、三算”,即在添置必要的辅助线或辅助面后,通过推理论证某个角或线段就是所求空间角或空间距离的相关量,最后再计算。 2. 立体几体的探索性问题 立体几何的探索性问题在近年高考命题中经常出现,这种题型有利于考查学生归纳、判断等方面的能力,也有利于创新意识的培养。近几年立体几何探索题考查的类型主要有:(1)探索条件,即探索能使结论成立的条件是什么?(2)探索结论,即在给定的条件下命题的结论是什么。 对命题条件的探索常采用以下三种方法:(1)先观察,尝试给出条件再证明;(2)先通过命题成立的必要条件探索出命题成立的条件,再证明充分性;(3)把几何问题转化为代数问题,探索出命题成立的条件。 对命题结论的探索,常从条件出发,再根据所学知识,探索出要求的结论是什么,另外还有探索结论是否存在,常假设结论存在,再寻找与条件相容还是矛盾。 (一)平行与垂直关系的论证 由判定定理和性质定理构成一套完整的定理体系,在应用中:低一级位置关系判定高一级位置关系;高一级位置关系推出低一级位置关系,前者是判定定理,后者是性质定理。 1. 线线、线面、面面平行关系的转化: ?a c //) αβ αγβγ //,// ==???? a b a b 面面平行性质 线面平行性质 a a b a b ////αβαβ?=???? ? ? 面面平行性质1 αβαβ ////a a ??? ? ? 面面平行性质 αγβγαβ //////?? ?? 2. 线线、线面、面面垂直关系的转化:
高中数学之立体几何 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,那么这条直线上所有的点都在这个平面内. 公理2 如果两个平面有一个公共点,那么它们有且只有一条通过这个点的公共直线. 公理3 经过不在同一直线上的三个点,有且只有一个平面. 根据上面的公理,可得以下推论. 推论1 经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面. 推论2 经过两条相交直线,有且只有一个平面. 推论3 经过两条平行直线,有且只有一个平面. 空间线面的位置关系 共面平行—没有公共点 (1)直线与直线相交—有且只有一个公共点 异面(既不平行,又不相交) 直线在平面内—有无数个公共点 (2)直线和平面直线不在平面内平行—没有公共点 (直线在平面外) 相交—有且只有一公共点 (3)平面与平面相交—有一条公共直线(无数个公共点) 平行—没有公共点 异面直线的判定 证明两条直线是异面直线通常采用反证法. 有时也可用定理“平面内一点与平面外一点的连线,与平面内不经过该点的直线是异面直线”. 线面平行与垂直的判定 (1)两直线平行的判定 ①定义:在同一个平面内,且没有公共点的两条直线平行. ②如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行,即若a∥α,aβ,α∩β=b,则a∥b. ③平行于同一直线的两直线平行,即若a∥b,b∥c,则a∥c. ④垂直于同一平面的两直线平行,即若a⊥α,b⊥α,则a∥b ⑤两平行平面与同一个平面相交,那么两条交线平行,即若α∥β,α∩γ,β∩γ=b,则a∥b ⑥如果一条直线和两个相交平面都平行,那么这条直线与这两个平面的交线平行,即若α∩β=b,a∥α,a∥β,则a∥b. (2)两直线垂直的判定
N M P C B A <一 >常用结论 1.证明直线与直线的平行的思考途径:(1转化为判定共面二直线无交点; (2转化为二直 线同与第三条直线平行; (3转化为线面平行; (4转化为线面垂直; (5转化为面面平行 . 2.证明直线与平面的平行的思考途径:(1转化为直线与平面无公共点; (2转化为线线平 行; (3转化为面面平行 . 3. 证明平面与平面平行的思考途径:(1 转化为判定二平面无公共点; (2 转化为线面平行; (3转化为线面垂直 . 4.证明直线与直线的垂直的思考途径:(1转化为相交垂直; (2转化为线面垂直; (3转 化为线与另一线的射影垂直; (4转化为线与形成射影的斜线垂直 . 5.证明直线与平面垂直的思考途径:(1转化为该直线与平面内任一直线垂直; (2转化为该直线
与平面内相交二直线垂直; (3转化为该直线与平面的一条垂线平行; (4转化为该直线垂直于另一个平行平面; (5转化为该直线与两个垂直平面的交线垂直 . 6.证明平面与平面的垂直的思考途径:(1转化为判断二面角是直二面角; (2转化为线面垂直 . 3、如图,在正方体 1111ABCD A B C D -中, E 是 1AA 的中点, 求证: 1//AC 平面BDE 。 5、已知正方体 1111ABCD A B C D -, O 是底 ABCD 对角线的交点 . 求证:(1 C1O ∥面 11AB D ; (21 AC ⊥面 11AB D . 9、如图 P 是ABC ?所在平面外一点, , PA PB CB =⊥平面 PAB , M 是 PC 的中点, N 是 AB 上的点, 3AN NB = A D 1 C B D C D D B A C 1
重点高中立体几何证明平行的专题
————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 2
3 F G G A B C D E C A B D E F D E B 1 A 1 C 1C A B F M 立体几何——平行的证明 【例1】如图,四棱锥P -ABCD 的底面是平行四边形,点E 、F 分 别为棱AB 、 PD 的中点.求证:AF ∥平面PCE ; 分析:取PC 的中点G ,连EG .,FG ,则易证AEGF 是平行四边形 【例2】如图,已知直角梯形ABCD 中,AB ∥CD ,AB ⊥BC ,AB =1,BC =2,CD =1 +3,过A 作AE ⊥CD ,垂足为E ,G 、F 分别为AD 、CE 的中点,现将△ADE 沿AE 折叠,使得DE ⊥EC 。 (Ⅰ)求证:BC ⊥面CDE ; (Ⅱ)求证:FG ∥面BCD ; 分析:取DB 的中点H ,连GH,HC 则易证FGHC 是平行四边形 【例3】已知直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,D, E, F 分别为AA 1, CC 1, AB 的中点, M 为BE 的中点, AC ⊥BE. 求证: (Ⅰ)C 1D ⊥BC ; (Ⅱ)C 1D ∥平面B 1FM. 分析:连EA ,易证C 1EAD 是平行四边形,于是MF//EA E F B A C D P (第1
4 【例4】如图所示, 四棱锥P -ABCD 底面是直角梯形, ,,AD CD AD BA ⊥⊥CD=2AB, E 为PC 的中点, 证明: //EB PAD 平面; 分析::取PD 的中点F ,连EF,AF 则易证ABEF 是平行四边形 (2) 利用三角形中位线的性质 【例5】如图,已知E 、F 、G 、M 分别是四面体的棱AD 、CD 、BD 、BC 的中点,求证:AM ∥平面EFG 。 分析:连MD 交GF 于H ,易证EH 是△AMD 的中位线 【例6】如图,ABCD 是正方形,O 是正方形的中心,E 是PC 的中点。 求证: PA ∥平面BDE 【例7】如图,三棱柱ABC —A 1B 1C 1中, D 为AC 的中点. 求证:AB 1//面BDC 1; 分析:连B 1C 交BC 1于点E ,易证ED 是 △B 1AC 的中位线 A B C D E F G M
立体几何常考证明题汇总 1、已知四边形ABCD 是空间四边形,,,,E F G H 分别是边,,,AB BC CD DA 的中点 (1) 求证:EFGH 是平行四边形 (2) 若 BD=AC=2,EG=2。求异面直线AC 、BD 所成的角和EG 、BD 所成 的角。 证明:在ABD ?中,∵,E H 分别是,AB AD 的中点∴1 //,2 EH BD EH BD = 同理,1 //,2 FG BD FG BD =∴//,EH FG EH FG =∴四边形EFGH 是平行四边形。 (2) 90° 30 ° 考点:证平行(利用三角形中位线),异面直线所成的角 2、如图,已知空间四边形ABCD 中,,BC AC AD BD ==,E 是AB 的中点。 求证:(1)⊥AB 平面CDE; (2)平面CDE ⊥平面ABC 。 证明:(1)BC AC CE AB AE BE =? ?⊥?=? 同理, AD BD DE AB AE BE =? ?⊥?=? 又∵CE DE E ?=∴AB ⊥平面CDE (2)由(1)有AB ⊥平面CDE 又∵AB ?平面ABC ,∴平面CDE ⊥平面ABC 考点:线面垂直,面面垂直的判定 3、如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,E 是1AA 的中点, 求证:1//A C 平面BDE 。 证明:连接AC 交BD 于O ,连接EO , ∵E 为1AA 的中点,O 为AC 的中点 ∴EO 为三角形1A AC 的中位线∴1//EO AC A E D 1 C B 1 D C B A A H G F E D C B A E D B C
又EO 在平面BDE 内,1A C 在平面BDE 外 ∴1//A C 平面BDE 。 考点:线面平行的判定 4、已知ABC ?中90ACB ∠=,SA ⊥面ABC ,AD SC ⊥,求证:AD ⊥面SBC . 证明:90ACB ∠=∵° BC AC ∴⊥ 又SA ⊥面ABC SA BC ∴⊥ BC ∴⊥面SAC BC AD ∴⊥ 又,SC AD SC BC C ⊥?= AD ∴⊥面SBC 考点:线面垂直的判定 5、已知正方体1111ABCD A B C D -,O 是底ABCD 对角线的交点. 求证:(1)C 1O ∥面11AB D ;(2)1 AC ⊥面11AB D . 证明:(1)连结11A C ,设 11111 A C B D O ?=,连结1AO ∵1111ABCD A B C D -是正方体 11A ACC ∴是平行四边形 ∴A 1C 1∥AC 且 11A C AC = 又1,O O 分别是11,A C AC 的中点,∴O 1C 1∥AO 且11O C AO = 11AOC O ∴是平行四边形 111,C O AO AO ∴? ∥面11AB D ,1C O ?面11AB D ∴C 1O ∥面11AB D (2)1CC ⊥面1111A B C D 11!CC B D ∴⊥ 又1111 A C B D ⊥∵, 1111B D A C C ∴⊥面1 11AC B D ⊥即 同理可证 11A C AD ⊥, 又 1111 D B AD D ?= ∴1A C ⊥面11AB D 考点:线面平行的判定(利用平行四边形),线面垂直的判定 6、正方体''''ABCD A B C D -中,求证: (1)''AC B D DB ⊥平面;(2)''BD ACB ⊥平面. 考点:线面垂直的判定 7、正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中.(1)求证:平面A 1BD ∥平面B 1D 1C ; (2)若E 、F 分别是AA 1,CC 1的中点,求证:平面EB 1D 1∥平面FBD . 证明:(1)由B 1B ∥DD 1,得四边形BB 1D 1D 是平行四边形,∴B 1D 1∥BD , S D C B A D 1O D B A C 1 B 1 A 1 C A 1 B 1 C 1 D 1 F
立体几何知识点 1、柱、锥、台、球的结构特征 (1)棱柱: 几何特征:两底面是对应边平行的全等多边形;侧面、对角面都是平行四边形;侧棱平行且相等;平行于底面的截面是与底面全等的多边形。 (2)棱锥 几何特征:侧面、对角面都是三角形;平行于底面的截面与底面相似,其相似比等于顶点到截面距离与 高的比的平方。 (3)棱台: 几何特征:①上下底面是相似的平行多边形 ②侧面是梯形 ③侧棱交于原棱锥的顶点 (4)圆柱:定义:以矩形的一边所在的直线为轴旋转,其余三边旋转所成 几何特征:①底面是全等的圆;②母线与轴平行;③轴与底面圆的半径垂直;④侧面展开图是一个矩形。 (5)圆锥:定义:以直角三角形的一条直角边为旋转轴,旋转一周所成 几何特征:①底面是一个圆;②母线交于圆锥的顶点;③侧面展开图是一个扇形。 (6)圆台:定义:以直角梯形的垂直与底边的腰为旋转轴,旋转一周所成 几何特征:①上下底面是两个圆;②侧面母线交于原圆锥的顶点;③侧面展开图是一个弓形。 (7)球体:定义:以半圆的直径所在直线为旋转轴,半圆面旋转一周形成的几何体 几何特征:①球的截面是圆;②球面上任意一点到球心的距离等于半径。 4、柱体、锥体、台体的表面积与体积 (1)几何体的表面积为几何体各个面的面积的和。 (2)特殊几何体表面积公式(c 为底面周长,h 为高,' h 为斜高,l 为母线) ch S =直棱柱侧面积 rh S π2=圆柱侧 '2 1ch S =正棱锥侧面积 rl S π=圆锥侧面积 ')(2 121h c c S +=正棱台侧面积 l R r S π)(+=圆台侧面积 ()l r r S +=π2圆柱表 ()l r r S +=π圆锥表 () 22R Rl rl r S +++=π圆台表 (3)柱体、锥体、台体的体积公式 V Sh =柱 2V S h r h π==圆柱 13V S h =锥 h r V 23 1π=圆锥 '1()3 V S S h =台 '2211()()33V S S h r rR R h π=+=++圆台 (4)球体的表面积和体积公式:V 球=343 R π ; S 球面=24R π
立体证明题(2) 1.如图,直二面角D﹣AB﹣E中,四边形ABCD是正方形,AE=EB,F为CE上的点,且BF⊥ 平面ACE. (1)求证:AE⊥平面BCE; (2)求二面角B﹣AC﹣E的余弦值. 2.等腰△ABC中,AC=BC=,AB=2,E、F分别为AC、BC的中点,将△EFC沿EF折起,使得C到P,得到四棱锥P﹣ABFE,且AP=BP=. (1)求证:平面EFP⊥平面ABFE; (2)求二面角B﹣AP﹣E的大小.
3.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面是正方形,侧面PAD⊥底面ABCD,且 PA=PD=AD,若E、F分别为PC、BD的中点. (Ⅰ)求证:EF∥平面PAD; (Ⅱ)求证:EF⊥平面PDC. 4.如图:正△ABC与Rt△BCD所在平面互相垂直,且∠BCD=90°,∠CBD=30°. (1)求证:AB⊥CD; (2)求二面角D﹣AB﹣C的正切值. 5.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,平面PAD⊥平面ABCD,△PAD是等边三角形,四边形ABCD 是平行四边形,∠ADC=120°,AB=2AD. (1)求证:平面PAD⊥平面PBD; (2)求二面角A﹣PB﹣C的余弦值.
6.如图,在直三棱柱ABC ﹣A 1B 1C 1中,∠ACB=90°,AC=CB=CC 1=2,E 是AB 中点. (Ⅰ)求证:AB 1⊥平面A 1CE ; (Ⅱ)求直线A 1C 1与平面A 1CE 所成角的正弦值. 7.如图,在四棱锥P ﹣ABCD 中,PA ⊥平面ABCD ,∠DAB 为直角,AB ∥CD ,AD=CD=2AB=2,E ,F 分别为PC ,CD 的中点. (Ⅰ)证明:AB ⊥平面BEF ; (Ⅱ)若PA= ,求二面角E ﹣BD ﹣C . 8.如图,在四棱锥P ﹣ABCD 中,PA ⊥平面ABCD ,PA=AB=AD=2,四边形ABCD 满足AB ⊥AD ,BC ∥AD 且BC=4,点M 为PC 中点. (1)求证:DM ⊥平面PBC ; (2)若点E 为BC 边上的动点,且λ=EC BE ,是否存在实数λ,使得二面角P ﹣DE ﹣B 的余弦值为 3 2 ?若存在,求出实数λ的值;若不存在,请说明理由.
由判定定理和性质定理构成一套完整的定理体系,在应用中:低一级位置关系判定高一级位置关系;高一级位置关系推出低一级位置关系,前者是判定定理,后者是性质定理。 1. 线线、线面、面面平行关系的转化: αβ αγβγ //,// ==???? a b a b 面面平行性质 ??? ? ? 面面平行性质 αγβγαβ //////?? ?? 2. 线线、线面、面面垂直关系的转化: a a OA a PO a PO a AO ?⊥?⊥⊥?⊥αα 在内射影则 面面垂直判定 线面垂直定义 l a l a ⊥??⊥? ??α α 面面垂直性质,推论2 αβ αββα⊥=?⊥?⊥??? ? ? b a a b a , αγβγαβ γ⊥⊥=?⊥? ?? ? ? a a 面面垂直定义 αβαβαβ =--?⊥? ?? l l ,且二面角成直二面角
面面∥面面平行判定2 线面垂直性质2a b a b //⊥?⊥??? α α a b a b ⊥ ⊥???? αα// a a ⊥⊥?? ?? αβα β // αβα β//a a ⊥⊥? ?? a 4. 应用以上“转化”的基本思路——“由求证想判定,由已知想性质。” 5. 唯一性结论: 1. 三类角的定义: (1)异面直线所成的角θ:0°<θ≤90 ° (2)直线与平面所成的角:0°≤θ≤90° (3)二面角:二面角的平面角θ,0°<θ≤180° 2. 三类角的求法:转化为平面角“一找、二作、三算” 即:(1)找出或作出有关的角;(2)证明其符合定义; (3)指出所求作的角; (4)计算大小。
新课标立体几何常考证明题汇总 1、已知四边形ABCD 是空间四边形,,,,E F G H 分别是边,,,AB BC CD DA 的中点 (1) 求证:EFGH 是平行四边形 (2) 若 BD=AC=2,EG=2。求异面直线AC 、BD 所成的角和EG 、BD 所成的角。 证明:在ABD ?中,∵,E H 分别是,AB AD 的中点∴1 //,2 EH BD EH BD = 同理,1//,2 FG BD FG BD =∴//,EH FG EH FG =∴四边形EFGH 是平行四边形。 (2) 90° 30 ° 考点:证平行(利用三角形中位线),异面直线所成的角 2、如图,已知空间四边形ABCD 中,,BC AC AD BD ==,E 是AB 的中点。 求证:(1)⊥AB 平面CDE; (2)平面CDE ⊥平面ABC 。 证明:(1)BC AC CE AB AE BE =??⊥?=? 同理, AD BD DE AB AE BE =? ?⊥?=? 又∵CE DE E ?=∴AB ⊥平面CDE (2)由(1)有AB ⊥平面CDE 又∵AB ?平面ABC ,∴平面CDE ⊥平面ABC 考点:线面垂直,面面垂直的判定 3、如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,E 是1AA 的中点, 求证:1//A C 平面BDE 。 证明:连接AC 交BD 于O ,连接EO , ∵E 为1AA 的中点,O 为AC 的中点 ∴EO 为三角形1A AC 的中位线∴1//EO AC 又EO 在平面BDE 内,1A C 在平面BDE 外 ∴1//A C 平面BDE 。 考点:线面平行的判定 A E D 1 C B 1 D C B A A H G F E D C B A E D B C
立体几何简答题练习 1、正方形ABCD与正方形ABEF所在平面相交于AB,在AE、BD上各有一点P、Q,且AP=DQ。求证:PQ∥平面BCE.(用两种方法证明) 2、如图所示,P是平行四边形ABCD所在平面外一点,E、F分别在PA、BD上,且PE:EA=BF:FD,求证:EF∥平面PBC. 3、如图,E,F,G,H分别是正方体ABCD-A 1B 1 C 1 D 1 的棱BC,CC 1 ,C 1 D 1 ,AA 1 的中点。 求证:(1)EG∥平面BB 1D 1 D; (2)平面BDF∥平面B 1D 1 H.
4、如图所示,已知P 是平行四边形ABCD 所在平面外一点,M 、N 分别为AB 、PC 的中点,平面PAD ∩平面PBC =l. (1)求证:l ∥BC ; (2)MN 与平面PAD 是否平行?试证明你的结论。 5、如图,在四棱锥S-ABCD 中,底面ABCD 是正方形,SA ⊥底面ABCD ,SA=SB ,点M 是SD 的中点,AN ⊥SC ,且交SC 于点N 。 (1)求证:SB ∥平面ACM ; (2)求证:平面SAC ⊥平面AMN ; (3)求二面角D-AC-M 的余弦值。 6、如图,在四棱锥P-ABCD 中,底面ABCD 是边长为2的正方形,侧面PAD ⊥底面ABCD,且PA=PD= 2 2 AD,E 、F 分别为PC 、BD 的中点. 求证:(1) 求证:EF ∥平面PAD; (2) 求证:平面PAB ⊥平面PDC; (3) 在线段AB 上是否存在点G,使得二面角C-PD-G 的余弦值为3 1 ?说明理由.
7、如图,在四棱柱ABCD-A 1B 1 C 1 D 1 中,底面ABCD是等腰梯形,∠ DAB=60°,AB=2CD=2,M是线段AB的中点。 (1)求证:C 1M∥平面A 1 ADD 1 ; (2)若CD 1垂直于平面ABCD且CD 1 =3,求平面C 1 D 1 M和平面ABCD所成的角(锐角) 的余弦值。 8、如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,E是PC的中点. (1)证明:PA∥平面EDB; (2)证明:BC⊥DE.
1 D B A 1 A F 立体几何——平行的证明 【例1】如图,四棱锥P -ABCD 的底面是平行四边形,点E 、F 分 别为棱AB 、 PD 的中点.求证:AF ∥平面PCE ; 分析:取PC 的中点G ,连EG .,FG ,则易证AEGF 是平行四边形 【例2】如图,已知直角梯形ABCD 中,AB ∥CD ,AB ⊥BC ,AB =1,BC =2,CD =1+3,过A 作AE ⊥CD ,垂足为E ,G 、F 分别为AD 、CE 的中点,现将△ADE 沿AE 折叠,使得DE ⊥EC 。 (Ⅰ)求证:BC ⊥面CDE ; (Ⅱ)求证:FG ∥面BCD ; 分析:取DB 的中点H ,连GH,HC 则易证FGHC 是平行四边形 【例3】已知直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,D, E, F 分别为AA 1, CC 1, AB 的中点, M 为BE 的中点, AC ⊥BE. 求证: (Ⅰ)C 1D ⊥BC ; (Ⅱ)C 1D ∥平面B 1FM. 分析:连EA ,易证C 1EAD 是平行四边形,于是MF//EA (第1题图)
2 【例4】如图所示, 四棱锥P -ABCD 底面是直角梯形, ,,AD CD AD BA ⊥⊥CD=2AB, E 为PC 的中点, 证明: //EB PAD 平面; 分析::取PD 的中点F ,连EF,AF 则易证ABEF 是平行四边形 (2) 利用三角形中位线的性质 【例5】如图,已知E 、F 、G 、M 分别是四面体的棱AD 、CD 、BD 、BC 的中点,求证:AM ∥平面EFG 。 分析:连MD 交GF 于H ,易证EH 是△AMD 的中位线 【例6】如图,ABCD 是正方形,O 是正方形的中心,E 是PC 的中点。 求证: PA ∥平面BDE 【例7】如图,三棱柱ABC —A 1B 1C 1中, D 为AC 的中点. 求证:AB 1//面BDC 1; 分析:连B 1C 交BC 1于点E ,易证ED 是 △B 1AC 的中位线 A B C D E F G M
新课标立体几何常考证明题汇总 考点:证平行(利用三角形中位线),异面直线所成的角 1、已知四边形ABCD 是空间四边形,,,,E F G H 分别是边,,,AB BC CD DA 的中点 (1) 求证:EFGH 是平行四边形 (2) 若 BD=AC=2,EG=2。求异面直线AC 、BD 所成的角和EG 、BD 所成的角。 考点:线面垂直,面面垂直的判定 2、如图,已知空间四边形ABCD 中,,BC AC AD BD ==,E 是AB 的中点。 求证:(1)⊥AB 平面CDE; (2)平面CDE ⊥平面ABC 。 考点:线面平行的判定 3、如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,E 是1AA 的中点, 求证: 1//AC 平面BDE 。 A E D 1 C B 1 D C B A A H G F E D C B A E D B C
考点:线面垂直的判定 4、已知ABC ?中90ACB ∠= ,SA ⊥面ABC ,AD SC ⊥,求证:AD ⊥面SBC . 考点:线面平行的判定(利用平行四边形),线面垂直的判定 5、已知正方体1111ABCD A B C D -,O 是底ABCD 对角线的交点. 求证:(1) C 1O ∥面11AB D ;(2)1 AC ⊥面11AB D . 考点:线面垂直的判定 6、正方体''''ABCD A B C D -中,求证:(1)''AC B D DB ⊥平面;(2)''BD ACB ⊥平面. 考点:线面平行的判定(利用平行四边形) 7、正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中.(1)求证:平面A 1BD ∥平面B 1D 1C ; (2)若E 、F 分别是AA 1,CC 1的中点,求证:平面EB 1D 1∥平面FBD . S D C B A D 1O D B A C 1 B 1 A 1 C A 1
空间几何证明 1、如图,在正方体1111ABCD A BC D -中, E 是1AA 的中点, 求证: 1//AC 平面 BDE 。 2、已知ABC ?中90ACB ∠=,SA ⊥面ABC ,AD SC ⊥,求证:AD ⊥面SBC . 3、已知正方体1111ABCD A BC D -, O 是底ABCD 对角线的交点. 求证:(1) C 1O ∥面11AB D ;(2)1AC ⊥面11AB D . A E D 1 C B 1 D C B A S D C B A D 1O D B A C 1 B 1 A 1 C
N M P C B A 4、正方体''''ABCD A B C D -中, 求证:(1)''AC B D DB ⊥平面; (2)''BD ACB ⊥平面. 5、正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中.(1)求证:平面A 1BD ∥平面B 1D 1C ; (2)若E 、F 分别是AA 1,CC 1的中点,求证:平面EB 1D 1∥平面FBD . 6、如图P 是ABC ?所在平面外一点,,PA PB CB =⊥平面PAB ,M 是PC 的中点,N 是AB 上的点, 3AN NB = (1)求证:MN AB ⊥; (2)当90APB ∠=,24AB BC ==时,求MN 的长。 A 1
7、如图,在正方体1111ABCD A BC D -中, E 、 F 、 G 分别是AB 、AD 、11C D 的中点. 求证:平面1D EF ∥平面BDG . 8、如图,在正方体1111ABCD A BC D -中,E 是1AA 的中点. (1)求证:1//AC 平面 BDE ; (2)求证:平面1A AC ⊥平面BDE . 9、已知ABCD 是矩形,PA ⊥平面ABCD ,2AB =,4PA AD ==,E 为BC 的中点. (1)求证:DE ⊥平面PAE ; (2)求直线DP 与平面PAE 所成的角.