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7.1 空间几何中的平行(精讲)(基础版)
思维导图考点呈现
例题剖析
考点一 三角形中位线
【例1】(2022·浙江)已知四棱锥 的底面是菱形, 为 的中点,求证: 平面
【答案】证明见解析
【解析】连接 交 于 ,连接 , 是菱形, 是 中点,又 是 中点
面 , 面 面【一隅三反】
1.(2022·广东珠海)如图,在三棱柱 中,点 是 的中点,求证: 平面
【答案】证明见解析;
【解析】连接 交 于 ,连接 ,由 为三棱柱,则 为平行四边形,所以 是
中点,又 是 的中点,故在△ 中 , 面 , 面 ,所以 平
面 .
2.(2022·山东)如图,在三棱柱 中,点M为 的中点,证明: 平面【答案】证明见解析
【解析】连接 与 交于点O,则O为 的中点,连接OM,因为点M为 的中点,所以
,因为 平面 , 平面 ,所以 平面 ;
3.(2022·山东滨州)如图,在四棱锥 中,底面ABCD是平行四边形,点E是PB的中点,求证:
平面EAC
【答案】证明见解析
【解析】证明:连结BD交AC于点O,连接EO.显然,O为BD的中点,又因为E为PB的中点,所以
.又因为 面EAC, 面EAC,所以 平面EAC;
考点二 构造平行四边形
【例2】(2022·重庆巴蜀中学)如图,在多面体 中,四边形 是一个矩形,,求证: 平面
【答案】证明见解析
【解析】(1)设 ,连接 ,由于 ,所以四边形 是平行四边形,所
以 ,由于 平面 平面 ,所以 平面
.
【一隅三反】
1.(2022·河南·商丘市第一高级中学)在直三棱柱 中,E,F分别是 , 的中点,求证:
平面【答案】证明见解析
【解析】证明:在直三棱柱 中,E,F分别是 , 的中点,取 的中点 ,连接 ,
,如图,则 且 ,又 且 ,所以 且 ,所以四
边形 是平行四边形,所以 .因为 平面 , 平面 ,所以 平
面 ;
2.(2022·河北保定)如图,已知多面体 , 平面 平面 ,且 ,证明:
平面【答案】证明见解析
【解析】证明:因为 平面 平面 ,所以 .因为 ,所以四边形
为平行四边形,则 .又 平面 平面 ,所以 平面 .
3.(2022·辽宁营口)如图,三棱柱 中,E为 中点,F为 中点,求证: 平面
【答案】证明见解析
【解析】证明:取BC中点为D,连接ED,AD, 因为E为 中点,故 ,又 ,F
为 中点,故 ,所以四边形EDAF为平行四边形,故 ,因为 平面 ,
平面 ,故 平面 ;考点三 等比例
【例3】(2022·云南·弥勒市一中)如图,在四棱锥 中,底面 为直角梯形,其中 ,
, ,且 .点 在棱 上,点 为 中点,证明:若 ,则直线
平面
【答案】证明见解析
【解析】在 上取一点 ,使得 ,连接 ,
, ,又 平面 , 平面 ,
平面 ;
, , ,
, , 四边形 为平行四边形, ,
又 平面 , 平面 , 平面 ;
, 平面 , 平面 平面 ,平面 , 平面 .
【一隅三反】
1.(2022·广东)如图所示, 是 所在平面外的一点, 、 、 分别是 、 、
的重心,求证:平面 平面
【答案】证明见解析
【解析】连接 、 、 ,∵ 、 、 分别是 、 、 的重心,
∴ 、 、 分别为 、 、 的中点,且 ,
∴ , ,
平面 , 平面 ,所以 平面 ,
平面 , 平面 ,所以 平面 ,
且 ,∴平面 平面 .2(2022·江苏宿迁)如图,三棱柱 中, , ,点
, 分别在 和 上,且满足 , ,证明: 平面
【答案】见解析
【解析】过点 作 ,交 于点 ,连接 ,
由题意得 ,
故 , ,而 平面 , 平面 ,
平面 ,同理得 平面 ,
而 , 平面 平面 ,
平面3.(2022·湖南·长沙一中)如图,在长方体ABCD−ABC D 中,AB=4,BC=BB =3,G为AB的中点,
1 1 1 1 1
E,F分别在线段AC ,AC上,且 ,求证: 平面BBF
1 1 1
【答案】证明见解析
【解析】取 的中点 ,连接 ,
故 为 的中位线,得 ,
而 平面 , 平面 ,
从而 平面 ,①
又 ,结合长方体的对称性知 ,
即四边形 为平行四边形,故 ,
又 ,所以 ,
而 平面 , 平面 ,
从而 平面 ,②,
结合①②知,平面 平面 ,从而 平面 .
考点四 线面平行的性质
【例4】(2022·北京海淀)如图,在四棱锥 中, 平面PAD, ,E,F,H,G分别
是棱PA,PB,PC,PD的中点,求证:
【答案】证明见解析;
【解析】因为 平面 , 平面 ,平面 平面 ,所以 .
【一隅三反】
1.(2022·全国·高三专题练习)如图,三棱柱 中, 是 边的中点,过 作截面交
于点 .求证: ;
【答案】证明见解析
【解析】证明:如图,在直三棱锥 中,因为 平面 , 平面 ,所以 平面 ,
又 平面 ,平面 平面 ,所以 .
2.(2022·辽宁葫芦岛)如图,在四面体 中, , ,点 是 的中点, ,
且直线 面 ,直线 直线
【答案】证明见解析
【解析】 直线 平面 , ,平面 平面 , .
3.(2022·全国·高三专题练习)如图所示,四棱锥 的底面 是直角梯形,
, 底面 ,过 的平面交 于 ,交 于 ( 与
不重合).求证: ;
【答案】证明见解析
【解析】证明:在梯形 中, , 平面 , 平面 ,
平面 .
又 平面 ,平面 平面 ,
所以 .考点五 面面平行的性质
【例5】(2022·甘肃酒泉)如图,在四棱锥 中, 是边长为2的正三角形, ,
, , , , 分别是线段 , 的中点,求证: 平面
【答案】证明见解析
【解析】如图,取 中点 ,连 , ,∵ 为中位线,∴ ,又 平面 ,
平面 ,∴ 平面 ,同理,在梯形 中, ,又 平面 ,
平面 ,∴ 平面 ,且 平面 , 平面 , ,∴平面 平
面 ,又 平面 ,所以 平面 .【一隅三反】
1.(2022·全国·高三专题练习)如图,四边形 为菱形, ,求证: 平面
【答案】证明见解析
【解析】证明:因为四边形 为菱形,则 ,
平面 , 平面 , 平面 ,
, 平面 , 平面 , 平面 ,
,所以,平面 平面 ,
因为 平面 , 平面 .
2.(2022·江苏省镇江第一中学)如图,三棱柱 中M,N,P,D分别为 ,BC, ,
的中点,求证: 面
【答案】证明见解析【解析】∵P,D分别为 , 的中点,
∴ ,且 平面 , 平面 ,
∴ 平面 ,
∵D,N分别为 ,BC的中点,
∴ ,且 平面 , 平面 ,
∴ 平面 ,又 ,
∴平面 平面 ,
又∵ 平面PDN,∴ 平面 .
3.(2022·浙江嘉兴·模拟预测)如图,四棱锥 中,F,M,N分别为 的中点,求证:
∥平面
【答案】证明见解析
【解析】取 的中点G,连接 ,则由M,G分别为 的中点易得 ∥
平面 , 平面 ∴ ∥平面 同理: ∥平面
又 ,所以平面 ∥平面 ,所以 ∥平面
考点六 线面垂直的性质
【例6】(2022·新疆·三模(文))多面体ABDEC中,△BCD与△ABC均为边长为2的等边三角形,△CDE为腰长为 的等腰三角形,平面CDE⊥平面BCD,平面ABC⊥平面BCD,F为BC的中点,求证:
平面ECD
【答案】证明见解析
【解析】证明:取CD的中点G,连接EG
∵△CDE为腰长为 的等腰三角形,∴
又∵平面CDE⊥平面BCD, 平面ECD,平面 平面 ,
∴EG⊥平面BCD,同理可得,AF⊥平面BCD∴
又∵ 平面ECD, 平面CDE,∴ 平面CDE
【一隅三反】
1.(2022·江苏·高一课时练习)在四棱锥PABCD中,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD是矩形,AE⊥PD于
点E,l⊥平面PCD.求证:l∥AE.【答案】证明见解析
【解析】证明:因为PA⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,所以PA⊥CD.
又四边形ABCD是矩形,所以CD⊥AD.
因为PA∩AD=A,PA⊂平面PAD,AD⊂平面PAD,所以CD⊥平面PAD.
又AE⊂平面PAD,所以AE⊥DC.因为AE⊥PD,PD∩CD=D,PD⊂平面PCD,CD⊂平面PCD,
所以AE⊥平面PCD.因为l⊥平面PCD,所以l∥AE.
2.(2022·山西临汾)如图(1),在梯形 中, 且 ,线段 上有一点E,满足
, ,现将 , 分别沿 , 折起,使 , ,得到如
图(2)所示的几何体,求证:
【答案】证明见解析
【解析】证明:在 中, ,
所以 , ,
在 中, , , ,由余弦定理得 ,
所以 ,所以 ,
同理可得,在 中, ,且 ,
在 中, ,所以 ,
因为 , , 平面 ,所以 平面 ,
在 中, ,
在 中, ,则 ,
因为 ,所以 平面 ,
所以 ;
3.(2022·全国·高三专题练习)如图,四边形 是菱形, 平面 , 平面 ,且
, 分别是 的中点,证明:平面 平面
【答案】证明见解析
【解析】因 分别是 的中点,则有 ,
又 平面 , 平面 ,于是得 平面 ,
连接AC交BD于点O,连接FO,如图,
因四边形ABCD为菱形,则O为AC中点,而F为AB 中点,于是得 ,
1
因 平面 , 平面 ,因此, 平面 ,
又 平面 , 平面 ,则有 ,而 ,于是得四边形 是平行四边形,则有 ,又 , 平面 ,所以平面 平面 .