(共55张PPT)
第十一章 11.3 空间中的平行关系
掌握平面与平面平行的判定定理和性质定理,并能利用上述定理解决空间中的平行问题.
学习目标
(链接教材P105)前面我们通过棱柱直观认识了平面与平面平行,根据平面的基本事实3,知道两个平面的位置关系只有相交、平行两种.而且我们也知道,如果平面α和平面β没有公共点,则α∥β,那么我们又该如何判定两平面平行呢?这正是我们这一节要解决的问题.
引入
课时精练
一、平面与平面平行的判定定理
二、平面与平面平行的性质定理
三、平行问题的综合应用
课堂达标
内容索引
平面与平面平行的判定定理
一
探究1 如图(1),a和b分别是矩形硬纸片的两条对边所在直线,它们都和桌面平行,那么硬纸片和桌面平行吗?如图(2),c和d分别是三角尺相邻两边所在的直线,它们都和桌面平行,那么三角尺和桌面平行吗?
提示 硬纸片不一定平行,三角尺和桌面一定平行.
1.平面与平面平行的判定定理
知识梳理
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,则α∥β a∥c,b∥d,a∩b=A,a α,b α,c β,d β α∥β
图形语言
两条相交直线
两条相交直线
两条直线
(1)定理中,要紧紧抓住“两条”“相交”“平行”这六个字,否则条件不充分,结论不成立.
(2)判定定理:由线面平行 面面平行.
温馨提示
(1)如图所示,设E,F,E1,F1分别是长方体ABCD-A1B1C1D1的棱AB,CD,A1B1,C1D1的中点,则平面EFD1A1与平面BCF1E1的位置关系是
A.平行 B.相交
C.异面 D.不确定
例1
√
因为A1E∥BE1,A1E 平面BCF1E1,BE1 平面BCF1E1,
所以A1E∥平面BCF1E1.同理,A1D1∥平面BCF1E1.
又A1E∩A1D1=A1,A1E,A1D1 平面EFD1A1,
所以平面EFD1A1∥平面BCF1E1,故选A.
(2)(链接教材P106例1)如图,在四棱锥P-ABCD中,E,F,G分别是PC,PD,BC的中点,DC∥AB,求证:平面PAB∥平面EFG.
∵E,G分别是PC,BC的中点,
∴EG∥PB,
又∵EG 平面PAB,PB 平面PAB,
∴EG∥平面PAB,
∵E,F分别是PC,PD的中点,
∴EF∥CD,
又∵AB∥CD,
∴EF∥AB,
∵EF 平面PAB,AB 平面PAB,
∴EF∥平面PAB,
又EF∩EG=E,EF 平面EFG,
EG 平面EFG,
∴平面EFG∥平面PAB.
平面与平面平行的判定方法.
(1)定义法:证明两平面没有交点,常用反证法;
(2)利用判定定理,即由线线平行→线面平行→面面平行;
(3)用推论转化为证明线线平行;
(4)用平行平面的传递性,若α∥β,β∥γ,则α∥γ.
思维升华
如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N,E,F分别是棱A1B1,A1D1,B1C1,C1D1的中点.
求证:平面AMN∥平面EFDB.
训练1
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,
∵M,N,E,F分别是A1B1,A1D1,B1C1,C1D1的中点,连接B1D1(图略),
则MN∥B1D1,EF∥B1D1,
∴MN∥EF.
又∵MN 平面EFDB,EF 平面EFDB,
∴MN∥平面EFDB.
易知AM∥平面EFDB.
又∵MN∩AM=M,又MN 平面AMN,
AM 平面AMN,
∴平面AMN∥平面EFDB.
平面与平面平行的性质定理
二
探究2 用平行于底面的平面截棱锥,观察交线A′B′与AB是否平行,交线B′C′与BC是否平行?
提示 都平行.
平面与平面平行的性质定理
知识梳理
平行
成比例
l∥m
性质定理 推论
图形语言
(1)定理成立的条件:两平面平行,第三个平面与这两个平面都相交.
(2)定理的实质:面面平行 线线平行.
(3)面面平行还有如下性质:两个平面平行,一个平面内的直线平行于另一个平面,可作为证明直线和平面平行的依据.
温馨提示
如图,在三棱锥P-ABC中,D,E,F分别是PA,PB,PC的中点,M是AB上一点,连接MC,N是PM与DE的交点,连接NF,求证:NF∥CM.
例2
因为D,E分别是PA,PB的中点,
所以DE∥AB.
又DE 平面ABC,AB 平面ABC,
所以DE∥平面ABC,
同理DF∥平面ABC,且DE∩DF=D,
DE,DF 平面DEF,
所以平面DEF∥平面ABC.
又平面PCM∩平面DEF=NF,
平面PCM∩平面ABC=CM,
所以NF∥CM.
思维升华
利用面面平行的性质定理判断两直线平行的步骤
如图所示,平面四边形ABCD的四个顶点A,B,C,D均在平行四边形A′B′C′D′外,且AA′,BB′,CC′,DD′互相平行,求证:四边形ABCD是平行四边形.
训练2
∵四边形A′B′C′D′是平行四边形,
∴A′D′∥B′C′.
∵A′D′ 平面BB′C′C,B′C′ 平面BB′C′C,
∴A′D′∥平面BB′C′C.
同理AA′∥平面BB′C′C.
∵A′D′,AA′ 平面AA′D′D,
且A′D′∩AA′=A′,
∴平面AA′D′D∥平面BB′C′C.
又∵平面ABCD∩平面AA′D′D=AD,
平面ABCD∩平面BB′C′C=BC,
∴AD∥BC.
同理可证AB∥CD.
∴四边形ABCD是平行四边形.
平行问题的综合应用
三
已知M,N分别是底面为平行四边形的四棱锥P-ABCD棱AB,PC的中点,平面CMN与平面PAD交于PE,
求证:(1)MN∥平面PAD;
例3
如图,取DC中点Q,连接MQ,NQ.
∵NQ是△PDC的中位线,
∴NQ∥PD.
∵NQ 平面PAD,PD 平面PAD,
∴NQ∥平面PAD.
∵M是AB中点,四边形ABCD是平行四边形,
∴MQ∥AD,又MQ 平面PAD,
AD 平面PAD,从而MQ∥平面PAD.
∵MQ∩NQ=Q,MQ,NQ 平面MNQ,
∴平面MNQ∥平面PAD.
∵MN 平面MNQ,∴MN∥平面PAD.
(2)MN∥PE.
由(1)知平面MNQ∥平面PAD,
又平面PEC∩平面MNQ=MN,
平面PEC∩平面PAD=PE,∴MN∥PE.
思维升华
证明平行关系的常用方法
熟练掌握线线、线面、面面平行关系间的相互转化是解决线线、线面、面面平行的综合问题的关键;面面平行判定定理的推论也是证明面面平行的一种常用方法.
训练3
在四棱锥P-ABCD中,E,F分别为PC,PD的中点,
∴EF∥CD.
∵AB∥CD,∴EF∥AB,
∵EF 平面PAB,AB 平面PAB,
∴EF∥平面PAB,同理,EG∥平面PAB.
又EF∩EG=E,EF,EG 平面EFG,
∴平面EFG∥平面PAB.
∵AP 平面PAB,AP 平面EFG,
∴AP∥平面EFG.
【课堂达标】
1.(多选)给出下面四个说法正确的是
A.分别在两个平行平面内的两直线平行
B.若两个平面平行,则其中一个平面内的任何一条直线必平行于另一平面
C.如果一个平面内的两条直线平行于另一平面,则这两个平面平行
D.如果一个平面内的任何一条直线都平行于另一个平面,则这两个平面平行
√
√
A错误,可能异面;B正确;C错误,只有这两条直线是相交直线才满足;D正确.
2.已知a,b表示不同直线,α,β表示不同平面,下列选项正确的是
A.α∩β=a,b α a∥b B.α∩β=a,a∥b b∥α且b∥β
C.a∥β,b∥β,a α,b α α∥β D.α∥β,α∩γ=a,β∩γ=b a∥b
√
A中,α∩β=a,b α,a,b可能平行也可能相交;B中,α∩β=a,a∥b,则可能b∥α,b∥β,也可能b在平面α或β内;C中,a∥β,b∥β,a α,b α,根据平面与平面平行的判定定理,缺少条件a∩b=A;根据平面与平面平行的性质定理可知D正确.
3.过正方体ABCD-A1B1C1D1的顶点A1,C1,B的平面与底面ABCD所在的平面的交线为l,则l与A1C1的位置关系是________.
平行
由于平面ABCD∥平面A1B1C1D1,平面A1B1C1D1∩平面A1C1B=A1C1,平面ABCD∩平面A1C1B=l,
所以l∥A1C1.
4.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=________.
∵平面α∥平面ABC,平面PAB与它们的交线分别为A′B′,AB,
∴AB∥A′B′,同理B′C′∥BC,
易得△ABC∽△A′B′C′,
【课时精练】
√
1.下列说法中正确的是
A.如果两个平面α,β只有一条公共直线a,就说平面α,β相交,并记作α∩β=a
B.两平面α,β有一个公共点A,就说α,β相交于过A点的任意一条直线
C.两平面α,β有一个公共点A,就说α,β相交于A点,并记作α∩β=A
D.两平面ABC与DBC相交于线段BC
B不正确,若A∈α∩β,则α,β相交于过A点的一条直线;同理C不正确;D不正确,两个平面相交,其交线为直线而非线段.
√
2.(多选)已知α,β是两个不重合的平面,下列选项中,一定能得出平面α与平面β平行的是
A.平面α内有一条直线与平面β平行
B.平面α内有两条相交的直线与平面β平行
C.平面α内有一条直线与平面β内的一条直线平行
D.平面α与平面β不相交
√
A,C不正确,因为两个平面可能相交;由两个平面平行的判定定理知B正确;D正确,因为两个平面的位置关系只有相交与平行两种.
√
3.平面α内有不共线的三点到平面β的距离相等且不为零,则α与β的位置关系为
A.平行 B.相交 C.平行或相交 D.可能重合
若三点分布于平面β的同侧,则α与β平行;若三点分布于平面β的两侧,则α与β相交.
√
4.已知m,n表示直线,α,β,γ表示平面,有以下命题:
①m,n相交且都在平面α,β外,m∥α,m∥β,n∥α,n∥β,则α∥β;②若α∩γ=m,β∩γ=n,且m∥n,则α∥β;③若m∥α,n∥β,m∥n,则α∥β.
其中正确命题的个数是
A.0 B.1 C.2 D.3
设m∩n=P,
记m与n确定的平面为γ.
由题意知γ∥α,γ∥β,则α∥β,故①正确;②③中,α与β既可平行,也可相交,故均错误.
√
5.(多选)在正方体EFGH-E1F1G1H1中,下列平面彼此平行的是
A.平面E1FG1与平面EGH1
B.平面FHG1与平面EF1H1
C.平面F1H1H与平面FHE1
D.平面E1HG1与平面EH1G
√
如图,∵EG∥E1G1,EG 平面E1FG1,E1G1 平面E1FG1,
∴EG∥平面E1FG1.
又G1F∥H1E,同理可证H1E∥平面E1FG1,
又H1E∩EG=E,H1E,EG 平面EGH1,
∴平面E1FG1∥EGH1,故A正确,同理可得B正确,故选AB.
6.已知平面α和β,在平面α内任取一条直线a,在β内总存在直线b∥a,则α与β的位置关系是________(填“平行”或“相交”).
平行
假若α∩β=l,设在平面α内,与l相交的直线为a,且a∩l=A,对于β内的任意直线b,若b过点A,则a与b相交,若b不过点A,则a与b异面,即β内不存在直线b∥a.故α∥β.
7.在长方体ABCD-A1B1C1D1中,E为棱DD1上的点.当平面AB1C∥平面A1EC1时,点E的位置为____________________.
与点D重合
由面面平行的判定定理知,当点E与点D重合时,平面AB1C∥平面A1EC1.
因为α∩平面GAC=AC,β∩平面GBD=BD,
9.在如图所示的几何体中,D是AC的中点,EF∥DB.已知G,H,I分别是EC,FB和FC的中点,求证:平面GHI∥平面ABC.
在△CEF中,∵G是CE的中点,I是CF的中点,
∴GI∥EF.
又∵EF∥DB,
∴GI∥DB.
又∵GI 平面ABC,DB 平面ABC,
∴GI∥平面ABC.
在△CFB中,
∵H是FB的中点,I是FC的中点,
∴HI∥BC.
又∵HI 平面ABC,BC 平面ABC,
∴HI∥平面ABC.
又HI∩GI=I,HI,GI 平面GHI,
∴平面GHI∥平面ABC.
10.如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,M,N,P分别为AB,BC,B1C1的中点.
求证:(1)AC∥平面B1MN;
由于M,N分别为AB,BC的中点,故MN∥AC,而AC 平面B1MN,MN 平面B1MN,故AC∥平面B1MN.
(2)平面ACP∥平面B1MN.
在三棱柱ABC-A1B1C1中,由于N,P分别为BC,B1C1的中点,
故B1P∥CN,B1P=CN,故四边形B1PCN为平行四边形,故PC∥B1N,
而PC 平面B1MN,B1N 平面B1MN,
故PC∥平面B1MN,由(1)知AC∥平面B1MN,且AC∩PC=C,AC,PC 平面ACP,
故平面ACP∥平面B1MN.
√
11.(多选)在空间中,下列命题为假命题的是
A.若a∥α,b∥a,则b∥α
B.若a∥α,b∥α,a β,b β,则β∥α
C.若α∥β,b∥α,则b∥β
D.若α∥β,a α,则a∥β
√
√
A中,若a∥α,b∥a,则b∥α或b α;B中,只有在a和b是相交直线时才成立;C中,若α∥β,b∥α,则b∥β或b β;由面面平行的性质知,D为真命题.故选ABC.
12.已知平面α∥平面β,P是α,β外一点,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,则BD的长为
√
过P点的直线m,n确定一个平面γ.
13.如图,四边形ABCD与四边形ADEF为平行四边形,M,N,G分别是AB,AD,EF的中点,求证:
(1)BE∥平面DMF;
如图,连接AE,设DF与GN的交点为O,则AE必过点O.
连接MO,则MO为△ABE的中位线,
所以BE∥MO.
又BE 平面DMF,MO 平面DMF,
所以BE∥平面DMF.
(2)平面BDE ∥平面MNG.
因为N,G分别为平行四边形ADEF的边AD,EF的中点,
所以DE∥GN.
又DE 平面MNG,GN 平面MNG,
所以DE∥平面MNG.
因为M为AB的中点,N为AD的中点,
所以MN为△ABD的中位线,
所以BD∥MN.
又BD 平面MNG,MN 平面MNG,
所以BD∥平面MNG.
又DE∩BD=D,DE 平面BDE,BD 平面BDE,
所以平面BDE∥平面MNG.
14.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G,H分别为CC1,C1D1,D1D,CD的中点,N是BC的中点,点M在四边形EFGH及其内部运动,则M满足________时,有MN∥平面BDD1B1(填上一个你认为正确的条件即可).
M∈FH
如图,取B1C1的中点P,
连接NP,NH,MN,HF,PF,
则可证明平面NPFH∥平面BDD1B1,
若MN 平面NPFH,则MN∥平面BDD1B1.
又点M在四边形EFGH及其内部运动,故M∈FH.