第八章
立体几何初步
8.5 空间中直线、平面的平行
8.5.3 平面与平面平行
必备知识·探新知
关键能力·攻重难
课堂检测·固双基
素养作业·提技能
素养目标·定方向
素养目标·定方向
素养目标
学法指导
1.掌握线面平行的判定定理和性质定理.(逻辑推理)
2.掌握面面平行的判定定理和性质定理.(逻辑推理)
3.会用面面平行的判定定理和性质定理证明面面平行、线面平行、线线平行.(逻辑推理)
借助长方体,通过直观感知,探索发现平面与平面平行的判定定理和性质定理,培养数学抽象,提升逻辑推理及直观想象素养.
必备知识·探新知
两个平面平行的判定定理
知识点1
两条相交直线
两个平面平行的性质定理
知识点2
平行
a∥b
[知识解读] 1.剖析平面与平面平行的判定定理
(1)具备两个条件
判定平面α与平面β平行时,必须具备两个条件.
①平面β内两条相交直线a,b,即a?α,b?α,a∩b=P.
②两条相交直线a,b都与平面β平行,即a∥β,b∥β.
(2)体现了转化思想
此定理将证明面面平行的问题转化为证明线面平行.
(3)此定理可简记为:线面平行?面面平行.
2.解读平面与平面平行的性质定理
(1)两个平面平行的性质定理揭示了“两个平面平行之后它们具有什么样的性质”.该性质定理可以看作直线与直线平行的判定定理.可简述为“若面面平行,则线线平行”.
(2)用该定理判断直线a与b平行时,必须具备三个条件:
①平面α和平面β平行,即α∥β;
②平面γ和α相交,即α∩γ=a;
③平面γ和β相交,即β∩γ=b.
以上三个条件缺一不可.
(3)在应用这个定理时,要防止出现“两个平面平行,则一个平面内的直线平行于另一个平面一切直线”的错误.
3.两个平面平行的一些常见结论
(1)如果两个平面平行,那么在一个平面内的所有直线都与另一个平面平行.
(2)如果一条直线和两个平行平面中的一个相交,那么它也和另一个平面相交.
(3)夹在两个平行平面间的所有平行线段相等.
关键能力·攻重难
如图所示,在三棱柱ABC-A1B1C1中,点D,E分别是BC与B1C1的中点.求证:平面A1EB∥平面ADC1.
题型探究
题型一
两个平面平行的判定
典例 1
[分析] 要证平面A1EB∥平面ADC1,只需证平面A1EB内有两条相交直线平行于平面ADC1即可.
[解析] 如图,由棱柱的性质知,B1C1∥BC,B1C1=BC.
又D、E分别为BC,B1C1的中点,
所以C1E∥DB,C1E=DB,
则四边形C1DBE为平行四边形,
因此EB∥C1D.
又C1D?平面ADC1,EB?平面ADC1,
所以EB∥平面ADC1.
连接DE,同理,EB1∥BD,EB1=BD,
所以四边形EDBB1为平行四边形,则ED∥B1B,ED=B1B.
因为B1B∥A1A,B1B=A1A(棱柱的性质),
所以ED∥A1A,ED=A1A,
则四边形EDAA1为平行四边形,所以A1E∥AD.
又A1E?平面ADC1,AD?平面ADC1,
所以A1E∥平面ADC1.
由A1E∥平面ADC1,EB∥平面ADC1,A1E?平面A1EB,EB?平面A1EB,且A1E∩EB=E,所以平面A1EB∥平面ADC1.
[归纳提升] 平面与平面平行的判定方法:
(1)定义法:两个平面没有公共点;
(2)判定定理:一个平面内的两条相交直线分别平行于另一个平面;
(3)转化为线线平行:平面α内的两条相交直线与平面β内的两条相交直线分别平行,则α∥β;
(4)利用平行平面的传递性:若α∥β,β∥γ,则α∥γ.
【对点练习】? 如图,已知四棱锥P-ABCD的底面ABCD是平行四边形,点M,N,Q分别在PA,BD,PD上,且PM︰MA=BN︰ND=PQ︰QD,求证:平面MNQ∥平面PBC.
[解析] ∵在三角形PBD中,BN︰ND=PQ︰QD,
∴QN∥PB,∴QN∥平面PBC,
同理PM︰MA=PQ︰QD,∴MQ∥AD.
又底面ABCD是平行四边形,则AD∥BC,
∴MQ∥BC,∴MQ∥平面PBC.
而MQ∩NQ=Q,MQ?平面MNQ,NQ?平面MNQ,
∴平面MNQ∥平面PBC.
(2020·河南郑州高一检测)如图,两条异面直线AB,CD与三个平行平面α,β,γ分别相交于A,E,B及C,F,D,又AD,BC与平面β的交点为H,G.
求证:四边形EHFG为平行四边形.
题型二
面面平行性质的应用
典例 2
[分析] 利用面面平行的性质说明EH∥BD,GF∥BD及EG∥AC,HF∥AC.从而说明四边形EHFG为平行四边形.
【对点练习】? (2020·山东济南联考)如图所示,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.
[证明] 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,
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.
如图,在四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面ABCD为等腰梯形,AB∥CD,AB=2CD,E,E1分别是棱AD,AA1上的点.设F是棱AB的中点.
求证:直线EE1∥平面FCC1.
题型三
线线、线面、面面平行的转化
典例 3
[证明] 因为F为AB的中点,所以AB=2AF
又因为AB=2CD,所以CD=AF,因为AB∥CD,所以CD∥AF,
所以AFCD为平行四边形,所以FC∥AD,又FC?平面ADD1A1,
AD?平面ADD1A1,所以FC∥平面ADD1A1,
因为CC1∥DD1,CC1?平面ADD1A1,DD1?平面ADD1A1,
所以CC1∥平面ADD1A1,又FC∩CC1=C,
所以平面ADD1A1∥平面FCC1.
又EE1?平面ADD1A1,所以EE1∥平面FCC1.
[归纳提升] 空间中各种平行关系相互转化关系的示意图
【对点练习】? (1)将本例改为:如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,点E,F是棱C1D1,A1D1的中点.
求证:AF∥平面BDE.
(2)将本例改为:如图所示,在长方体
ABCD-A1B1C1D1中,E是BC的中点,M,
N分别是AE,CD1的中点.求证:MN∥平面ADD1A1.
[证明] (1)法一:如图,连接EF,AC,AC∩BD=G,显然四边形EFAG为平行四边形,又AF?平面BDE,EG?平面BDE,所以AF∥平面BDE.
法二:取A1B1中点H,连接AH,FH,证明平面AFH∥平面BDE即可.
(2)如图所示,取CD的中点K,连接MK,NK.
因为M,N,K分别为AE,CD1,CD的中点,
因为MK∥AD,NK∥DD1,
所以MK∥平面ADD1A1,NK∥平面ADD1A1.
而NK与MK相交,
所以平面MNK∥平面ADD1A1.
因为MN?平面MNK,所以MN∥平面ADD1A1.
在长方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F、G、H分别是AA1、BB1、CC1、DD1的中点,求证:平面EFGH∥平面ABCD.
易错警示
典例 4
应用定理条件不足,推理论证不严密致误
[错解] ∵E、F分别是AA1和BB1的中点,∴EF∥AB,
又EF?平面ABCD,AB?平面ABCD,
∴EF∥平面ABCD,
同理可证,HG∥平面ABCD.
又EF?平面 EG,HG?平面EG,
∴平面EFGH∥平面ABCD.
[错因分析] 错解中,EF与HG是平面EG内的两条平行直线,不是相交直线,不符合面面平行的判定定理的条件,因此证明不正确.
[正解] ∵E、F分别是AA1和BB1的中点,
∴EF∥AB,又EF?平面ABCD,AB?平面ABCD,
∴EF∥平面ABCD.
同理可证EH∥平面ABCD.
又EF?平面EG,EH?平面EG,EF∩EH=E,
∴平面EFGH∥平面ABCD.
[误区警示] 利用面面平行的判定定理证明两个平面平行时,所满足的条件必须是明显或已经证明成立的,并且要与定理条件保持一致,否则容易导致错误.
【对点练习】? 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
A
课堂检测·固双基
素养作业·提技能