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新高考数学一轮复习课时过关练习第07章 立体几何与空间向量第3节 空间直线、平面的平行 (含解析)
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这是一份新高考数学一轮复习课时过关练习第07章 立体几何与空间向量第3节 空间直线、平面的平行 (含解析),共19页。试卷主要包含了直线与平面平行,平面与平面平行等内容,欢迎下载使用。
第3节 空间直线、平面的平行
考试要求 从定义和基本事实出发,借助长方体,通过直观感知,了解空间中直线与直线、直线与平面、平面与平面的平行关系,并加以证明.
1.直线与平面平行
(1)直线与平面平行的定义
直线l与平面α没有公共点,则称直线l与平面α平行.
(2)判定定理与性质定理
文字语言
图形表示
符号表示
判定定理
如果平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,那么该直线与此平面平行
a⊄α,b⊂α,a∥b⇒a∥α
性质定理
一条直线和一个平面平行,如果过该直线的平面与此平面相交,那么该直线与交线平行
a∥α,a⊂β,α∩β=b⇒a∥b
2.平面与平面平行
(1)平面与平面平行的定义
没有公共点的两个平面叫做平行平面.
(2)判定定理与性质定理
文字语言
图形表示
符号表示
判定定理
如果一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行,那么这两个平面平行
a⊂β,b⊂β,a∩b=P,a∥α,b∥α⇒α∥β
性质
两个平面平行,则其中一个平面内的直线平行于另一个平面
α∥β,a⊂α⇒a∥β
性质定理
两个平面平行,如果另一个平面与这两个平面相交,那么两条交线平行
α∥β,α∩γ=a,β∩γ=b⇒a∥b
1.平行关系中的三个重要结论
(1)垂直于同一条直线的两个平面平行,即若a⊥α,a⊥β,则α∥β.
(2)平行于同一平面的两个平面平行,即若α∥β,β∥γ,则α∥γ.
(3)垂直于同一个平面的两条直线平行,即若a⊥α,b⊥α,则a∥b.
2.三种平行关系的转化
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)若一条直线和平面内一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行.( )
(2)若直线a∥平面α,P∈α,则过点P且平行于直线a的直线有无数条.( )
(3)如果一个平面内的两条直线平行于另一个平面,那么这两个平面平行.( )
(4)如果两个平面平行,那么分别在这两个平面内的两条直线平行或异面.( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
解析 (1)若一条直线和平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行或在平面内,故(1)错误.
(2)若a∥α,P∈α,则过点P且平行于a的直线只有一条,故(2)错误.
(3)如果一个平面内的两条直线平行于另一个平面,则这两个平面平行或相交,故(3)错误.
2.下列说法中,与“直线a∥平面α”等价的是( )
A.直线a上有无数个点不在平面α内
B.直线a与平面α内的所有直线平行
C.直线a与平面α内无数条直线不相交
D.直线a与平面α内的任意一条直线都不相交
答案 D
解析 因为a∥平面α,所以直线a与平面α无交点,因此a和平面α内的任意一条直线都不相交,故选D.
3.(2021·湖州期末)设α,β是两个不同的平面,m是直线且m⊂α,则“m∥β”是“α∥β”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
答案 B
解析 根据m⊂α,m∥β得不到α∥β,因为α,β可能相交,只要m和α,β的交线平行即可得到m∥β;
反之,α∥β,m⊂α,所以m和β没有公共点,所以m∥β,即由α∥β能得到m∥β.
所以“m∥β”是“α∥β”的必要不充分条件.
4.(多选)(2021·济宁期末)已知m、n为两条不重合的直线,α、β为两个不重合的平面,则下列说法正确的是( )
A.若m∥α,n∥β且α∥β,则m∥n
B.若m∥n,m⊥α,n⊥β,则α∥β
C.若m∥n,n⊂α,α∥β,m⊄β,则m∥β
D.若m∥n,n⊥α,α⊥β,则m∥β
答案 BC
解析 A.若m∥α,n∥β且α∥β,则可能m∥n,m、n异面,或m,n相交,A错误;
B.若m∥n,m⊥α,则n⊥α,又n⊥β,故α∥β,B正确;
C.若m∥n,n⊂α,则m∥α或m⊂α,又α∥β,m⊄β,故m∥β,C正确;
D.若m∥n,n⊥α,则m⊥α,又α⊥β,则m∥β或m⊂β,D错误.
5.(多选)(2022·青岛质检)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G分别是A1B1,B1C1,BB1的中点,下列四个推断中正确的是( )
A.FG∥平面AA1D1D
B.EF∥平面BC1D1
C.FG∥平面BC1D1
D.平面EFG∥平面BC1D1
答案 AC
解析 ∵在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G分别是A1B1,B1C1,BB1的中点,
∴FG∥BC1,∵BC1∥AD1,∴FG∥AD1,
∵FG⊄平面AA1D1D,AD1⊂平面AA1D1D,
∴FG∥平面AA1D1D,故A正确;
∵EF∥A1C1,A1C1与平面BC1D1相交,
∴EF与平面BC1D1相交,故B错误;
∵E,F,G分别是A1B1,B1C1,BB1的中点,∴FG∥BC1,
∵FG⊄平面BC1D1,BC1⊂平面BC1D1,
∴FG∥平面BC1D1,故C正确;
∵EF与平面BC1D1相交,∴平面EFG与平面BC1D1相交,故D错误.
6.如图是长方体被一平面所截得的几何体,四边形EFGH为截面,则四边形EFGH的形状为________.
答案 平行四边形
解析 ∵平面ABFE∥平面DCGH,
又平面EFGH∩平面ABFE=EF,
平面EFGH∩平面DCGH=HG,
∴EF∥HG.同理EH∥FG,
∴四边形EFGH是平行四边形.
考点一 直线与平面平行的判定与性质
角度1 直线与平面平行的判定
例1 如图所示,正方形ABCD与正方形ABEF所在的平面相交于AB,在AE、BD上各有一点P、Q,且AP=DQ.求证:PQ∥平面BCE.
证明 法一 如图所示,作PM∥AB交BE于M,作QN∥AB交BC于N,连接MN.
∵正方形ABCD和正方形ABEF有公共边AB.
又AP=DQ,∴PE=QB,
又PM∥AB∥QN,
∴===,∴=.
又AB綉DC,∴PM綉QN,∴四边形PMNQ为平行四边形,
∴PQ∥MN.又MN⊂平面BCE,PQ⊄平面BCE,
∴PQ∥平面BCE.
法二 如图,在平面ABEF内,过点P作PM∥BE交AB于点M,连接QM.
则PM∥平面BCE,
∵PM∥BE,
∴=,又AE=BD,AP=DQ,
∴PE=BQ,∴=,∴=,
∴MQ∥AD,又AD∥BC,∴MQ∥BC,
∴MQ∥平面BCE,又PM∩MQ=M,
∴平面PMQ∥平面BCE,又PQ⊂平面PMQ,∴PQ∥平面BCE.
角度2 直线与平面平行的性质
例2 如图所示,在四棱锥P-ABCD中,四边形ABCD是平行四边形,M是PC的中点,在DM上取一点G,过G和PA作平面交BD于点H.求证:PA∥GH.
证明 如图所示,连接AC交BD于点O,连接OM,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴O是AC的中点,
又M是PC的中点,∴PA∥OM,
又OM⊂平面BMD,PA⊄平面BMD,
∴PA∥平面BMD,
又平面PAHG∩平面BMD=GH,
∴PA∥GH.
感悟提升 (1)判断或证明线面平行的常用方法
①利用线面平行的定义(无公共点).
②利用线面平行的判定定理(a⊄α,b⊂α,a∥b⇒a∥α).
③利用面面平行的性质(α∥β,a⊂α⇒a∥β).
④利用面面平行的性质(α∥β,a⊄β,a∥α⇒a∥β).
(2)应用线面平行的性质定理的关键是确定交线的位置,有时需要经过已知直线作辅助平面确定交线.
训练1 如图所示,已知四边形ABCD是正方形,四边形ACEF是矩形,M是线段EF的中点.
(1)求证:AM∥平面BDE;
(2)若平面ADM∩平面BDE=l,平面ABM∩平面BDE=m,试分析l与m的位置关系,并证明你的结论.
(1)证明 如图,记AC与BD的交点为O,连接OE.
因为O,M分别为AC,EF的中点,
四边形ACEF是矩形,
所以四边形AOEM是平行四边形,所以AM∥OE.
又因为OE⊂平面BDE,AM⊄平面BDE,
所以AM∥平面BDE.
(2)解 l∥m,证明如下:
由(1)知AM∥平面BDE,
又AM⊂平面ADM,平面ADM∩平面BDE=l,
所以l∥AM,
同理,AM∥平面BDE,
又AM⊂平面ABM,平面ABM∩平面BDE=m,
所以m∥AM,所以l∥m.
考点二 平面与平面平行的判定与性质
例3 如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是正方形.
(1)证明:平面A1BD∥平面CD1B1;
(2)若平面ABCD∩平面B1D1C=l,证明:B1D1∥l.
证明 (1)由题设知BB1綉DD1,所以四边形BB1D1D是平行四边形,所以BD∥B1D1.
又BD⊄平面CD1B1,B1D1⊂平面CD1B1,
所以BD∥平面CD1B1.
因为A1D1綉B1C1綉BC,
所以四边形A1BCD1是平行四边形,所以A1B∥D1C.
又A1B⊄平面CD1B1,D1C⊂平面CD1B1,
所以A1B∥平面CD1B1.
又因为BD∩A1B=B,BD,A1B⊂平面A1BD,
所以平面A1BD∥平面CD1B1.
(2)由(1)知平面A1BD∥平面CD1B1,
又平面ABCD∩平面B1D1C=l,
平面ABCD∩平面A1BD=BD,
所以直线l∥直线BD,
在四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,四边形BDD1B1为平行四边形,
所以B1D1∥BD,所以B1D1∥l.
感悟提升 1.判定面面平行的主要方法
(1)利用面面平行的判定定理.
(2)线面垂直的性质(垂直于同一直线的两平面平行).
2.面面平行条件的应用
(1)两平面平行,分别构造与之相交的第三个平面,交线平行.
(2)两平面平行,其中一个平面内的任意一条直线与另一个平面平行.
提醒 利用面面平行的判定定理证明两平面平行,需要说明是在一个平面内的两条直线是相交直线.
训练2 如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,E,F,G分别为B1C1,A1B1,AB的中点.
(1)求证:平面A1C1G∥平面BEF;
(2)若平面A1C1G∩BC=H,求证:H为BC的中点.
证明 (1)∵E,F分别为B1C1,A1B1的中点,∴EF∥A1C1,
∵A1C1⊂平面A1C1G,EF⊄平面A1C1G,
∴EF∥平面A1C1G,
又F,G分别为A1B1,AB的中点,
∴A1F=BG,又A1F∥BG,
∴四边形A1GBF为平行四边形,
则BF∥A1G,
∵A1G⊂平面A1C1G,BF⊄平面A1C1G,
∴BF∥平面A1C1G,
又EF∩BF=F,EF,BF⊂平面BEF,
∴平面A1C1G∥平面BEF.
(2)∵平面ABC∥平面A1B1C1,平面A1C1G∩平面A1B1C1=A1C1,平面A1C1G与平面ABC有公共点G,则有经过G的直线,设交BC于点H,
则A1C1∥GH,得GH∥AC,
∵G为AB的中点,∴H为BC的中点.
考点三 平行关系的综合应用
例4 如图,在四棱锥P-ABCD中,AD∥BC,AB=BC=AD,E,F,H分别为线段AD,PC,CD的中点,AC与BE交于O点,G是线段OF上一点.
(1)求证:AP∥平面BEF;
(2)求证:GH∥平面PAD.
证明 (1)如图,连接EC,因为AD∥BC,BC=AD,
所以BC∥AE,BC=AE,
所以四边形ABCE是平行四边形,所以O为AC的中点.
又因为F是PC的中点,所以FO∥AP,
因为FO⊂平面BEF,AP⊄平面BEF,
所以AP∥平面BEF.
(2)连接OH,因为F,H分别是PC,CD的中点,
所以FH∥PD,
因为PD⊂平面PAD,FH⊄平面PAD,
所以FH∥平面PAD.
又因为O是AC的中点,H是CD的中点,
所以OH∥AD,
因为AD⊂平面PAD,OH⊄平面PAD,
所以OH∥平面PAD.
又FH∩OH=H,FH,OH⊂平面OHF,
所以平面OHF∥平面PAD.
又因为GH⊂平面OHF,
所以GH∥平面PAD.
感悟提升 三种平行关系的转化
训练3 如图,四边形ABCD与四边形ADEF均为平行四边形,M,N,G分别是AB,AD,EF的中点.求证:
(1)BE∥平面DMF;
(2)平面BDE∥平面MNG.
证明 (1)如图,连接AE,则AE必过DF与GN的交点O,因为四边形ADEF为平行四边形,所以O为AE的中点.
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)因为N,G分别为平行四边形ADEF的边AD,EF的中点,所以DE∥NG,
又DE⊄平面MNG,NG⊂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与BD为平面BDE内的两条相交直线,
所以平面BDE∥平面MNG.
1.(多选)已知α,β,γ是三个不重合的平面,l是直线.给出下列命题,其中正确的命题是( )
A.若l上两点到α的距离相等,则l∥α
B.若l⊥α,l∥β,则α⊥β
C.若α∥β,l⊄β,且l∥α,则l∥β
D.若m⊥α,n⊥β,且α⊥β,则m∥n
答案 BC
解析 对于A,若直线l在平面α内,l上有两点到α的距离为0,相等,此时l不与α平行,所以A错误;
对于B,因为l∥β,所以存在直线m⊂β使得l∥m,因为l⊥α,所以m⊥α,又m⊂β,所以β⊥α,所以B正确;
对于C,l∥α,故存在m⊂α使得l∥m,因为α∥β,所以m∥β,因为l∥m,l⊄β,所以l∥β,C正确;
对于D,因为m⊥α,n⊥β,α⊥β,所以m⊥n,所以D错误.
2.如果AB,BC,CD是不在同一平面内的三条线段,则经过它们中点的平面和直线AC的位置关系是( )
A.平行 B.相交
C.AC在此平面内 D.平行或相交
答案 A
解析 把这三条线段放在正方体内可得如图,显然AC∥EF,AC⊄平面EFG,∵EF⊂平面EFG,故AC∥平面EFG.
3.下列命题中正确的是( )
A.若a,b是两条直线,且a∥b,那么a平行于经过b的任何平面
B.若直线a和平面α满足a∥α,那么a与α内的任何直线平行
C.平行于同一条直线的两个平面平行
D.若直线a,b和平面α满足a∥b,a∥α,b⊄α,则b∥α
答案 D
解析 A中,a可以在过b的平面内;B中,a与α内的直线也可能异面;C中,两平面可相交;D中,由直线与平面平行的判定定理知b∥α,正确.
4.若平面α截三棱锥所得截面为平行四边形,则该三棱锥中与平面α平行的棱有( )
A.0条 B.1条
C.2条 D.1条或2条
答案 C
解析 如图所示,平面α即平面EFGH,则四边形EFGH为平行四边形,则EF∥GH.
∵EF⊄平面BCD,GH⊂平面BCD,
∴EF∥平面BCD.
又∵EF⊂平面ACD,平面BCD∩平面ACD=CD,∴EF∥CD.
又EF⊂平面EFGH,CD⊄平面EFGH.
∴CD∥平面EFGH,同理,AB∥平面EFGH,
所以与平面α(平面EFGH)平行的棱有2条.
5.(2021·重庆联考)如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,四边形ABCD为平行四边形,E,F分别在线段DB,DD1上,且==,G在CC1上且平面AEF∥平面BD1G,则=( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 如图所示,延长AE交CD于H,连接FH,则△DEH∽△BEA,所以==.因为平面AEF∥平面BD1G,平面AEF∩平面CDD1C=FH,平面BD1G∩平面CDD1C1=D1G,所以FH∥D1G.又四边形CDD1C1是平行四边形,所以△DFH∽△C1GD1,所以=,因为==,所以=,因为=,所以FD1=C1G,DF=CG,所以=,故选B.
6.(多选)如图,透明塑料制成的长方体容器ABCD-A1B1C1D1内灌进一些水,固定容器一边AB于地面上,再将容器倾斜,随着倾斜程度的不同,有下面几个结论,其中正确的是( )
A.没有水的部分始终呈棱柱形
B.水面EFGH所在四边形的面积为定值
C.随着容器倾斜程度的不同,A1C1始终与水面所在平面平行
D.当容器倾斜如图(3)所示时,AE·AH为定值
答案 AD
解析 根据棱柱的特征(有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行),结合题中图形易知A正确;
由题图可知水面EFGH的边EF的长保持不变,但邻边的长却随倾斜程度而改变,可知B错误;
因为A1C1∥AC,AC⊂平面ABCD,A1C1⊄平面ABCD,所以A1C1∥平面ABCD,当平面EFGH不平行于平面ABCD时,A1C1不平行于水面所在平面,故C错误;
当容器倾斜如题图(3)所示时,因为水的体积是不变的,所以棱柱AEH-BFG的体积V为定值,又V=S△AEH·AB,高AB不变,所以S△AEH也不变,即AE·AH为定值,故D正确.
7.设α,β,γ是三个不同的平面,m,n是两条不同的直线,在命题“α∩β=m,n⊂γ,且________,则m∥n”中的横线处填入下列三组条件中的一组,使该命题为真命题.
①α∥γ,n⊂β;②m∥γ,n∥β;③n∥β,m⊂γ.
可以填入的条件有________(填序号).
答案 ①或③
解析 由面面平行的性质定理可知,①正确;当m∥γ,n∥β时,n和m可能平行或异面,②错误;当n∥β,m⊂γ时,n和m在同一平面内,且没有公共点,所以m∥n,③正确.
8.下列四个正方体图形中,A,B为正方体的两个顶点,M,N,P分别为其所在棱的中点,能得出AB∥平面MNP的图形的序号是________.
答案 ①④
解析 ①中,易知NP∥AA′,MN∥A′B,
∴平面MNP∥平面AA′B,可得出AB∥平面MNP(如图).
④中,NP∥AB,能得出AB∥平面MNP.
在②③中不能判定AB∥平面MNP.
9.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.
答案 Q为CC1的中点
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,又D1B⊄平面PAO,QB⊄平面PAO,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.
10.(2022·百校大联考)已知在四棱锥P-ABCD中,PD⊥平面ABCD,AD⊥DC,AB∥DC,DC=2AB,Q为PC的中点.
(1)求证:BQ∥平面PAD;
(2)若PD=3,BC=,BC⊥BD,试在线段PC上确定一点S,使得三棱锥S-BCD的体积为.
(1)证明 取PD的中点G,连接AG,GQ,
因为Q为PC的中点,所以GQ∥DC,且GQ=DC,
又因为AB∥DC,DC=2AB,所以GQ∥AB,GQ=AB,
所以四边形ABQG是平行四边形,
所以BQ∥AG,
又BQ⊄平面PAD,AG⊂平面PAD,所以BQ∥平面PAD.
(2)解 因为在四边形ABCD中,AB∥CD,AD⊥DC,DC=2AB,
所以点B在线段CD的垂直平分线上,
又因为BC=,BC⊥BD,
所以BD=BC=,
所以△BCD的面积S=××=1.
设点S到平面ABCD的距离为h,
所以×1×h=,所以h=2,
又PD⊥平面ABCD,PD=3,
所以点S在线段PC上靠近点P的三等分点处.
11.(2019·全国Ⅰ卷)如图,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是菱形,AA1=4,AB=2,∠BAD=60°,E,M,N分别是BC,BB1,A1D的中点.
(1)证明:MN∥平面C1DE;
(2)求点C到平面C1DE的距离.
(1)证明 如图,连接B1C,ME.
因为M,E分别为BB1,BC的中点,
所以ME∥B1C,且ME=B1C.
又因为N为A1D的中点,所以ND=A1D.
由题设知A1B1綉DC,
可得B1C綉A1D,故ME綉ND,
因此四边形MNDE为平行四边形,
所以MN∥ED.
又MN⊄平面C1DE,DE⊂平面C1DE,
所以MN∥平面C1DE.
(2)解 过点C作C1E的垂线,垂足为H.
由已知可得DE⊥BC,DE⊥C1C,又BC∩C1C=C,BC,C1C⊂平面C1CE,所以DE⊥平面C1CE,
故DE⊥CH.所以CH⊥平面C1DE,
故CH的长即为点C到平面C1DE的距离.
由已知可得CE=1,C1C=4,
所以C1E=,故CH=.
从而点C到平面C1DE的距离为.
12.(多选)《九章算术·商功》记载了一个古代数学名词“堑堵”.即两底面为直角三角形的直棱柱,亦即长方体的斜截平分体.如图所示,堑堵(即直三棱柱)ABC-DEF中,AB⊥AC,AB=AC=2,AD=4,G是FC的中点,则下列说法正确的是( )
A.BE与AG的夹角为
B.平面ABC内存在直线平行于平面AEG
C.三角形AGE为直角三角形
D.点D到平面AGE的距离为
答案 BC
解析 ∵BE∥CG,∴∠AGC即为BE与AG所成的角(或其补角),∵G为CF的中点,CF=AD=4,AC=2,∴AC=CG,又CF⊥平面ABC,∴∠AGC=,A错误;
取ED,EA的中点M、N,连接MN,FM,GN,则MN∥FG,MN=FG,∴四边形MNGF为平行四边形,∴MF∥NG,∵MF⊄平面AGE,NG⊂平面AGE,∴MF∥平面AGE,而MF⊂平面DEF,平面ABC∥平面DEF,B正确;
依题意可知,AG=2,EG=2,EA=2,∴AG2+EG2=EA2,∴AG⊥GE,
∴△AGE为直角三角形,C正确;
设点D到平面AGE的距离为h,则由VD-AGE=VE-ADG可知h·×2×2=×2××2×4,则h=,D错误.
13.(多选)(2021·肇庆二模)在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=AD=1,AA1=2,P是线段BC1上的一动点,则下列说法中正确的是( )
A.A1P∥平面AD1C
B.A1P与平面BCC1B1所成角的正切值的最大值是
C.A1P+PC的最小值为
D.以A为球心,为半径的球面与侧面DCC1D1的交线长是
答案 ACD
解析 对于A,由于平面A1BC1∥平面AD1C,A1P⊂平面A1BC1,所以A1P∥平面AD1C,所以A正确;
对于B,当B1P⊥BC1时,A1P与平面BCC1B1所成角的正切值最大,易求最大值是,所以B错误;
对于C,将△A1C1B沿BC1翻折与△BCC1在同一平面,且点A1,C在直线BC1的异侧,此时在△A1CC1中,由三角恒等变换可求得cos∠A1C1C=-,由余弦定理可得A1C=,所以A1P+PC的最小值为,C正确;
对于D,由于AD⊥平面DCC1D1,所以交线为以D为圆心,1为半径的圆周的四分之一,所以交线长是,D正确.
14.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P,Q分别为对角线BD,CD1上的点,且==.
(1)求证:PQ∥平面A1D1DA;
(2)若R是AB上的点,的值为多少时,能使平面PQR∥平面A1D1DA?请给出证明.
(1)证明 连接CP并延长与DA的延长线交于M点,如图,连接MD1,
因为四边形ABCD为正方形,所以BC∥AD,
故△PBC∽△PDM,所以==,
又因为==,
所以==,
所以PQ∥MD1.
又MD1⊂平面A1D1DA,
PQ⊄平面A1D1DA,
故PQ∥平面A1D1DA.
(2)解 当的值为时,能使平面PQR∥平面A1D1DA.
如图,证明:
因为=,
即=,故=.所以PR∥DA.
又DA⊂平面A1D1DA,PR⊄平面A1D1DA,
所以PR∥平面A1D1DA,
又PQ∥平面A1D1DA,PQ∩PR=P,PQ,PR⊂平面PQR,
所以平面PRQ∥平面A1D1DA.
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