1、(3)如果两个平面有三个公共点,则这两个平面重合()(4)若直线a不平行于平面,且a,则内的所有直线与a异面()答案:(1)(2)(3)(4)2如图所示,在正方体ABCD A1B1C1D1中,E,F分别是AB,AD的中点,则异面直线B1C与EF所成的角的大小为()A30B45C60 D90解析:连接B1D1,D1C,则B1D1EF,故D1B1C为所求,又B1D1B1CD1C,D1B1C60.C3(经典再现)在下列命题中,不是公理的是()A平行于同一个平面的两个平面相互平行B过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面C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此平面内D如果两个
2、不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线A不是公理,是个常用的结论,需经过推理论证;B,C,D是平面的基本性质公理A4(2015广东卷)若直线l1和l2是异面直线,l1在平面内,l2在平面内,l是平面与平面的交线,则下列命题正确的是()Al与l1,l2都不相交Bl与l1,l2都相交Cl至多与l1,l2中的一条相交Dl至少与l1,l2中的一条相交法一l与l1,l2分别共面故直线l与l1,l2要么都不相交,要么至少与l1,l2中的一条相交若ll1,ll2,则l1l2,这与l1,l2是异面直线矛盾故l至少与l1,l2中的一条相交法二如图1,l1与l2是异面直线,l1与l平行,l
3、2与l相交,故A,B不正确;如图2,l1与l2是异面直线,l1,l2都与l相交,故C不正确D5已知正方体ABCD A1B1C1D1中,E、F分别为BB1、CC1的中点,那么异面直线AE与D1F所成角的余弦值为_连接DF,则AEDF,D1FD为异面直线AE与D1F所成的角设正方体棱长为a,则D1Da,DFa,D1Fa,cosD1FD两点注意1异面直线不同在任何一个平面内,不能错误地理解为不在某一个平面内的两条直线就是异面直线2直线与平面的位置关系在判断时最易忽视“线在面内” 两种方法异面直线的判定方法:1判定定理:平面外一点A与平面内一点B的连线和平面内不经过该点的直线是异面直线2反证法:证明两
4、直线不可能平行、相交或证明两直线不可能共面,从而可得出两直线异面 三个作用1公理1的作用:(1)判断直线在平面内;(2)由直线在平面内判断直线上的点在平面内;(3)由直线的“直”刻画平面的平2公理2的作用:公理2及其推论给出了确定一个平面或判断直线共面的方法3公理3的作用:(1)判定两平面相交;(2)作两平面相交的交线;(3)证明多点共线A级基础巩固一、选择题1给出以下命题:不共面的四点中,其中任意三点不共线;若点A,B,C,D共面,点A,B,C,E共面,则点A,B,C,D,E共面;若直线a,b共面,直线a,c共面,则直线b,c共面;依次首尾相接的四条线段必共面正确命题的个数是()A0B1C2
5、D3中显然是正确的;中若A,B,C三点共线则A,B,C,D,E五点不一定共面,不正确;构造长方体或正方体,如图显然b、c异面故不正确;中空间四边形中四条线段不共面,不正确故只有正确B2(2015湖北卷)l1,l2表示空间中的两条直线,若p:l1,l2是异面直线,q:l1,l2不相交,则()Ap是q的充分条件,但不是q的必要条件Bp是q的必要条件,但不是q的充分条件Cp是q的充分必要条件Dp既不是q的充分条件,也不是q的必要条件若l1,l2异面,则l1,l2一定不相交;若l1,l2不相交,则l1,l2是平行直线或异面直线故pq,q/ p,故p是q的充分不必要条件3(2016郑州联考)已知直线a和
6、平面,l,a,a,且a在,内的射影分别为直线b和c,则直线b和c的位置关系是()A相交或平行 B相交或异面C平行或异面 D相交、平行或异面依题意,直线b和c的位置关系可能是相交、平行或异面4如图是某个正方体的侧面展开图,l1,l2是两条侧面对角线,则在正方体中,l1与l2()A互相平行 B异面且互相垂直C异面且夹角为 D相交且夹角为将侧面展开图还原成正方体如图所示,则B,C两点重合故l1与l2相交,连结AD,则ABD为正三角形,所以l1与l2的夹角为5(2016山东师大附中月考)三棱柱ABC A1B1C1中,AA1与AC、AB所成的角均为60,BAC90,且ABACAA1,则A1B与AC1所成
7、角的正弦值为()A1 B. C. D. 如图所示,把三棱柱补形为四棱柱ABDC A1B1D1C1,连接BD1,A1D1,则BD1AC1,则A1BD1就是异面直线A1B与AC1所成的角,设AB,在A1BD1中,A1Ba,BD1a,A1D1a,sinA1BD1二、填空题6如图所示,正方体ABCD A1B1C1D1中,M、N分别为棱C1D1、C1C的中点,有以下四个结论:直线AM与CC1是相交直线;直线AM与BN是平行直线;直线BN与MB1是异面直线;直线MN与AC所成的角为60其中正确的结论为_(注:把你认为正确的结论序号都填上)由图可知AM与CC1是异面直线,AM与BN是异面直线,BN与MB1为
8、异面直线因为D1CMN所以直线MN与AC所成的角就是D1C与AC所成的角,且角为607如图,正四棱柱ABCD A1B1C1D1(底面为正方形,侧棱与底面垂直)中,AA12AB,则异面直线A1B与AD1所成角的余弦值为_连接BC1,A1C1,则A1B与BC1所成角即为所求在A1BC1中,设ABa,则A1BBC1a,A1C1所以cosA1BC18(2014江西卷)如图,正方体的底面与正四面体的底面在同一平面上,且ABCD,则直线EF与正方体的六个面所在的平面相交的平面个数为_取CD的中点为G,由题意知平面EFG与正方体的左、右侧面所在平面重合或平行,从而EF与正方体的左、右侧面所在的平面平行或EF
9、在平面内所以直线EF与正方体的前、后侧面及上、下底面所在平面相交故直线EF与正方体的六个面所在的平面相交的平面个数为4.4三、解答题9如图所示,正方体ABCD A1B1C1D1中,M、N分别是A1B1,B1C1的中点问:(1)AM和CN是否是异面直线?说明理由(2)D1B和CC1是否是异面直线?解:(1)AM,CN不是异面直线理由:连结MN,A1C1,AC.因为M,N分别是A1B1,B1C1的中点,所以MNA1C1.又因为A1A綊C1C,所以A1ACC1为平行四边形,所以A1C1AC,所以MNAC,所以A,M,N,C在同一平面内,故AM和CN不是异面直线(2)直线D1B和CC1是异面直线理由:
10、因为ABCD A1B1C1D1是正方体,所以B,C,C1,D1不共面假设D1B与CC1不是异面直线,则存在平面,使D1B平面,CC1平面,所以D1,B,C,C1,这与B,C,C1,D1不共面矛盾所以假设不成立,即D1B和CC1是异面直线10(2017广州一模)如图1,在直角梯形ABCD中,ADBC,ABBC,BDDC,点E是BC边的中点,将ABD沿BD折起,使平面ABD平面BCD,连接AE,AC,DE,得到如图2所示的几何体图1图2(1)求证:AB平面ADC;(2)若AD1,二面角CABD的平面角的正切值为,求二面角BADE的余弦值(1)因为平面ABD平面BCD,平面ABD平面BCDBD,又B
11、DDC,所以DC平面ABD.因为AB平面ABD,所以DCAB.又因为折叠前后均有ADAB,DCADD,所以AB平面ADC.(2)由(1)知AB平面ADC,所以二面角CABD的平面角为CAD.又DC平面ABD,AD平面ABD,所以DCAD.依题意tan CAD因为AD1,所以CD设ABx(x0),则BD依题意ABDBDC,所以,即解得x,故AB,BD,BC3.如图所示,建立空间直角坐标系Dxyz,则D(0,0,0),B(,0,0),C(0,0),E,A所以由(1)知平面BAD的法向量n(0,1,0)设平面ADE的法向量m(x,y,z)由得令x,得y,z所以m(,)所以cosn,m由图可知二面角B
12、ADE的平面角为锐角,所以二面角BADE的余弦值为B级能力提升1如图是正方体或四面体,P,Q,R,S分别是所在棱的中点,这四个点不共面的一个图是()在A图中分别连结PS,QR,易证PSQR,P,Q,R,S共面;在C图中分别连结PQ,RS,易证PQRS,P,Q,R,S共面;如图所示,在B图中过P,Q,R,S可作一正六边形,故四点共面;D图中PS与QR为异面直线,P,Q,R,S四点不共面2(2016青岛质检)如图,正方形ACDE与等腰直角三角形ACB所在的平面互相垂直,且ACBC2,ACB90,F,G分别是线段AE,BC的中点,则AD与GF所成的角的余弦值为_取DE的中点H,连接HF,GH.由题设
13、,HF AD.GFH为异面直线AD与GF所成的角(或其补角)在GHF中,可求HF,GFGHcosHFG佛山质检)如图,四棱锥P ABCD中,侧面PAD是边长为2的正三角形,且与底面垂直,底面ABCD是ABC60的菱形,M为PC的中点PCAD;(2)在棱PB上是否存在一点Q,使得A,Q,M,D四点共面?若存在,指出点Q的位置并证明;若不存在,请说明理由(1)证明:取AD的中点O,连接OP,OC,AC.因为四边形ABCD是ABC60的菱形所以ADC60,ADCD,则ACD是等边三角形,OCAD在等边PAD中,POAD又OCOPO,OC平面POC,OP平面POC,所以AD平面POC,由PC平面POC,得PCAD.(2)解:存在当点Q为棱PB的中点时,A,Q,M,D四点共面,证明如下:取棱PB的中点Q,连接QM,QA.因为点M为PC的中点,所以QMBC在菱形ABCD中,ADBC所以QMAD故A,Q,M,D四点共面
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