11.3.3 平面与平面平行
1.了解空间中平面与平面的平行关系. 2.归纳出平面与平面平行的判定定理和性质定理,并能应用上述定理解决空间中的平行问题.
INCLUDEPICTURE "新知学习探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "新知学习探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "新课导学1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "新课导学1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
上海世界博览会的中国国家馆表达了“东方之冠,鼎盛中华,天下粮仓,富庶百姓”的中国文化精神与气质.
INCLUDEPICTURE "25R7-191.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-191.TIF" \* MERGEFORMAT
思考 如图,展馆的每两层所在的平面有什么位置关系?
提示:平行(每两层所在平面没有公共点).
类别 判定定理 推论
文字语言 如果一个平面内有____________分别平行于另一个平面,那么这两个平面平行 如果一个平面内有____________分别平行于另一个平面内的________,则这两个平面平行
符号语言 l α,m α,l∩m≠ ,l∥β,m∥β α∥β a∥c,b∥d,a∩b=A,a α,b α,c β,d β α∥β
图形语言 INCLUDEPICTURE "XL63.TIF" INCLUDEPICTURE "XL63.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "XL64.TIF" INCLUDEPICTURE "XL64.TIF" \* MERGEFORMAT
[答案自填] 两条相交直线 两条相交直线
两条直线
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT (对接教材例1)如图所示,已知正方体ABCD?A1B1C1D1.若E,F分别是AA1,CC1的中点,求证:平面EB1D1∥平面FBD.
INCLUDEPICTURE "25R7-193.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-193.TIF" \* MERGEFORMAT
【证明】 由BD∥B1D1,BD 平面EB1D1,B1D1 平面EB1D1,得BD∥平面EB1D1.
INCLUDEPICTURE "25R7-194.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-194.TIF" \* MERGEFORMAT
如图,取BB1的中点G,连接AG,GF,易得AE∥B1G,AE=B1G,所以四边形AEB1G是平行四边形,所以B1E∥AG.
易得GF∥AD,GF=AD,所以四边形ADFG 是平行四边形,所以AG∥DF,
所以B1E∥DF,又DF 平面EB1D1,B1E 平面EB1D1,
所以DF∥平面EB1D1.
又因为BD∩DF=D,BD,DF 平面FBD,所以平面EB1D1∥平面FBD.
【变式探究】
(综合变式)把本例的条件改为“E,F分别是AA1与CC1上的点,且A1E=AA1”,求F在何位置时,平面EB1D1∥平面FBD
解:当F满足CF=CC1时,平面EB1D1∥平面FBD,证明如下:
INCLUDEPICTURE "25R7-195.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-195.TIF" \* MERGEFORMAT
如图,在D1D上取点M,
且DM=DD1,
连接AM,FM,则AE綉D1M,
从而四边形AMD1E是平行四边形,
所以D1E∥AM.
同理,FM綉CD,又因为AB綉CD,
所以FM綉AB,
从而四边形FMAB是平行四边形,
所以AM∥BF,
即有D1E∥BF.
又BF 平面FBD,D1E 平面FBD,
所以D1E∥平面FBD.
又B1B綉D1D,从而四边形BB1D1D是平行四边形,故B1D1∥BD,
又BD 平面FBD,B1D1 平面FBD,
从而B1D1∥平面FBD,
又D1E∩B1D1=D1,D1E,B1D1 平面EB1D1,
所以平面EB1D1∥平面FBD.
INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
利用判定定理证明两个平面平行的一般步骤
INCLUDEPICTURE "25R7-196.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-196.TIF" \* MERGEFORMAT
[跟踪训练1] 如图所示,在直角梯形ABCP中,BC∥AP,AB⊥BC,CD⊥AP,AD=DC=PD.E,F,G分别为线段PC,PD,BC的中点,现将△PDC折起,使点P 平面ABCD.求证:平面PAB∥平面EFG.
INCLUDEPICTURE "25R7-192.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-192.TIF" \* MERGEFORMAT
证明:因为E,F分别为线段PC,PD的中点,所以EF∥CD,又因为CD∥AB,
所以EF∥AB.
又EF 平面PAB,AB 平面PAB,
所以EF∥平面PAB.
同理可证EG∥平面PAB.
又因为EF∩EG=E,EF,EG 平面EFG,
所以平面PAB∥平面EFG.
二 平面与平面平行的性质定理
类别 性质定理 推论
文字语言 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________ 两条直线被三个平行平面所截,截得的对应线段成________
符号语言 α∥β,α∩γ=l,β∩γ=m ________ α∥β∥γ,l∩α=A,l∩β=B,l∩γ=C,m∩α=D,m∩β=E,m∩γ=F =
图形语言 INCLUDEPICTURE "XL66.TIF" INCLUDEPICTURE "XL66.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "XL67.TIF" INCLUDEPICTURE "XL67.TIF" \* MERGEFORMAT
[答案自填] 平行 比例 l∥m
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 如图,已知AB,CD是夹在两个平行平面α,β之间的线段,M,N分别为AB,CD的中点.求证:MN∥α.
INCLUDEPICTURE "25R7-197.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-197.TIF" \* MERGEFORMAT
【证明】 ①若AB,CD在同一平面内,则平面ABDC与α,β的交线分别为BD,AC.因为α∥β,所以AC∥BD.
因为M,N分别为AB,CD的中点,所以MN∥BD.
又BD α,MN α,所以MN∥α.
INCLUDEPICTURE "25R7-198.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-198.TIF" \* MERGEFORMAT
②若AB,CD异面,如图,过A作AE∥CD交α于点E,取AE的中点P,连接MP,PN,BE,ED,BD.
因为AE∥CD,所以AE,CD确定平面AEDC,
且与α,β的交线分别为ED,AC.
因为α∥β,所以ED∥AC.
又P,N分别为AE,CD的中点,
所以PN∥ED,又PN α,ED α,所以PN∥α,
同理可证MP∥α,又因为PN,MP 平面MPN,PN∩MP=P,所以平面MPN∥α,
又MN 平面MPN,所以MN∥α.
INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
平面与平面平行的性质定理的解题步骤
INCLUDEPICTURE "22Db110.TIF" INCLUDEPICTURE "22Db110.TIF" \* MERGEFORMAT
[跟踪训练2] 如图,在四棱柱ABCD A1B1C1D1中,底面ABCD为梯形,AD∥BC,平面A1DCE与B1B交于点E.求证:EC∥A1D.
INCLUDEPICTURE "22Db109.TIF" INCLUDEPICTURE "22Db109.TIF" \* MERGEFORMAT
证明:因为BE∥AA1,AA1 平面AA1D,BE 平面AA1D,所以BE∥平面AA1D.
因为BC∥AD,AD 平面AA1D,
BC 平面AA1D,所以BC∥平面AA1D.
又BE∩BC=B,BE,BC 平面BCE,
所以平面BCE∥平面AA1D,
又平面A1DCE∩平面BCE=EC,
平面A1DCE∩平面AA1D=A1D,所以EC∥A1D.
三 面面平行的综合应用
INCLUDEPICTURE "例3lll.TIF" INCLUDEPICTURE "例3lll.TIF" \* MERGEFORMAT (对接教材例2)如图,已知平面α∥β,P α,且P β,过点P的直线m与α,β分别交于点A,C,过点P的直线n与α,β分别交于点B,D,且PA=6,AC=9,PD=8,求BD的长.
INCLUDEPICTURE "22Db112.TIF" INCLUDEPICTURE "22Db112.TIF" \* MERGEFORMAT
【解】 因为AC∩BD=P,所以经过直线AC与BD可确定平面PCD,因为α∥β,α∩平面PCD=AB,β∩平面PCD=CD,
所以AB∥CD,所以=,即=,解得BD=,故BD的长为.
【变式探究】
(条件变式)将本例改为:若点P位于平面 α,β之间(如图),其他条件不变,试求BD的长.
INCLUDEPICTURE "22Db113.TIF" INCLUDEPICTURE "22Db113.TIF" \* MERGEFORMAT
解:与本例同理,可证得AB∥CD.
所以=,即=,解得BD=24,故BD的长为24.
INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)空间中各种平行关系相互转化
INCLUDEPICTURE "25R7-198A.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-198A.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)平行平面分线段成比例定理
类比平面内的平行直线分线段成比例定理,在空间中有平行平面分线段成比例定理:三个平行平面截两条直线所得的对应线段成比例.
[跟踪训练3] (1)如图所示,P是△ABC所在平面外一点,平面α∥平面ABC,α分别交线段PA,PB,PC于A′,B′,C′,若PA′∶AA′=2∶3,则S△A′B′C′∶S△ABC=________.
INCLUDEPICTURE "25R7-199.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-199.TIF" \* MERGEFORMAT
解析:因为平面α∥平面ABC,平面PAB∩平面α=A′B′,平面PAB∩平面ABC=AB,所以A′B′∥AB,同理B′C′∥BC,易得△A′B′C′∽△ABC,同理易知△PA′B′∽△PAB,则△S△A′B′C′∶S△ABC=()2=()2=4∶25.
答案:4∶25
(2)(2024·大连月考)在正四棱柱ABCD A1B1C1D1中,O为底面ABCD的中心,P是DD1的中点,设Q是CC1上的点,则点Q满足条件__________时,有平面D1BQ∥平面PAO.
解析:如图所示,设Q为CC1的中点,因为P为DD1的中点,所以QB∥PA,连接DB,因为P,O分别是DD1,DB的中点,所以D1B∥PO,
INCLUDEPICTURE "RSXA17a.TIF" INCLUDEPICTURE "RSXA17a.TIF" \* MERGEFORMAT
又D1B 平面PAO,QB 平面PAO,且PO 平面PAO,PA 平面PAO,
所以D1B∥平面PAO,QB∥平面PAO,
又D1B∩QB=B,D1B,QB 平面D1BQ,
所以平面D1BQ∥平面PAO.
故Q为CC1的中点时,有平面D1BQ∥平面PAO.
答案:Q为CC1的中点
INCLUDEPICTURE "课堂巩固自测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂巩固自测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "25R7-200.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-200.TIF" \* MERGEFORMAT
1.如图是长方体被一平面所截得到的几何体,四边形EFGH为截面,长方形ABCD为底面,则四边形EFGH的形状为( )
A.梯形
B.平行四边形
C.可能是梯形也可能是平行四边形
D.以上都不对
解析:选B.由长方体的性质:各对面平行,易知HG∥EF,EH∥FG,所以四边形EFGH 为平行四边形.故选B.
2.(多选)以下条件能够判断平面α与平面β平行的是( )
A.平面α内有两条直线与平面β平行
B.两不同平面α,β平行于同一个平面
C.平面α内的任意一条直线与平面β无公共点
D.夹在平面α与平面β间的两条平行线段相等
解析:选BC.对于A,由面面平行的判定定理可知,若平面α内有两条相交直线与平面β平行,则平面α与平面β平行,则A不正确;对于B,平行于同一个平面的两个平面平行,则B正确;对于C,两个平面的位置关系有平行和相交两种,平面α内的任意一条直线与平面β无公共点,则平面α与平面β无公共点,即平面α与平面β平行,则C正确;对于D,相交平面也存在夹在两平面间的两条平行线段相等的情况,则D不正确.故选BC.
3.如图所示,正方体ABCD?A1B1C1D1的棱长为3,M,N分别是棱A1B1,B1C1的中点,P是棱AD上的一点,AP=1,过P,M,N三点的平面交上底面于PQ,Q在CD上,则PQ=__________.
INCLUDEPICTURE "25R7-201.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-201.TIF" \* MERGEFORMAT
解析:因为平面ABCD∥平面A1B1C1D1,平面ABCD∩平面PQNM=PQ,平面A1B1C1D1∩平面PQNM=MN,所以MN∥PQ.连接A1C1,AC(图略),则MN∥A1C1,A1C1∥AC,所以MN∥AC,PQ∥AC.又AP=1,所以==,所以PQ=AC=×3=2.
答案:2
4.(教材P108T4改编)如图所示,在长方体ABCD?A′B′C′D′中,E,F,E′,F′分别是AB,CD,A′B′,C′D′的中点.求证:平面A′EFD′∥平面BCF′E′.
INCLUDEPICTURE "25R7-202.TIF" INCLUDEPICTURE "25R7-202.TIF" \* MERGEFORMAT
证明:因为E,E′分别是AB,A′B′的中点,
所以A′E′綉BE,
所以四边形A′EBE′为平行四边形,
所以A′E∥BE′.
又A′E 平面BCF′E′,BE′ 平面BCF′E′,
所以A′E∥平面BCF′E′,
同理可证A′D′∥平面BCF′E′,
又A′D′∩A′E=A′,A′D′,A′E 平面A′EFD′,
所以平面A′EFD′∥平面BCF′E′.
INCLUDEPICTURE "课堂小结.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂小结.TIF" \* MERGEFORMAT
1.已学面与平面平行的判定定理、性质定理.
2.须贯通:应用面面平行的判定定理,只要找出一个平面内两条相交直线分别与另一个平面平行即可;应用面面平行的性质定理,一般是找到或作出与两个平行平面相交的辅助面,辅助面与两个平行平面相交,那么两条交线必定平行;面面平行的判定定理与性质定理体现了线线平行、线面平行、面面平行之间的相互转化.
3.应注意:(1)平面与平面平行的条件是否充分;(2)证明面面平行一般要用判定定理.