新高考数学一轮复习提升训练7.1 空间几何中的平行与垂直(精练)(含解析)
展开1(2022·四川宜宾)如图,正方形ABED的边长为1,G,F分别是EC,BD的中点,求证: SKIPIF 1 < 0 平面ABC
【答案】证明见解析;
【解析】如图,连接AE,因F是正方形ABED对角线BD的中点,则F是AE的中点,而G是CE的中点,则 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
2.(2022·辽宁抚顺)在正方体 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 分别是 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的中点.求证:
(1) SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
(2)平面 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1)证明见解析(2)证明见解析
【解析】(1)连接 SKIPIF 1 < 0 ,因为四边形 SKIPIF 1 < 0 为正方形, SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 中点,所以 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 中点,又因为 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 中点,所以 SKIPIF 1 < 0 .因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
连接 SKIPIF 1 < 0 ,因为四边形 SKIPIF 1 < 0 为正方形, SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 中点,所以 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 中点.又因为 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 中点,所以 SKIPIF 1 < 0 .因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .由(1)知 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以平面 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
3.(2022·江西南昌)两个全等的正方形ABCD和ABEF所在平面相交于AB, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,过M作 SKIPIF 1 < 0 于H,求证:
(1)平面 SKIPIF 1 < 0 平面BCE;
(2) SKIPIF 1 < 0 平面BCE.
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析.
【解析】(1)在正方形ABCD中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,因此 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,于是得 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,因 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由(1)知:平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
4.(2022·安徽安庆市)如图,四棱锥 SKIPIF 1 < 0 中,底面 SKIPIF 1 < 0 为直角梯形,且 SKIPIF 1 < 0 ,点M在棱 SKIPIF 1 < 0 上,若直线 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的值
【答案】(1)1∶2;
【解析】连接 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 交于点N,连接 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,且平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
5.(2022·北京市第十三中学)如图,已知在四棱锥 SKIPIF 1 < 0 中,底面 SKIPIF 1 < 0 是平行四边形, SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点,在 SKIPIF 1 < 0 上任取一点 SKIPIF 1 < 0 ,过 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 作平面 SKIPIF 1 < 0 交平面 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求证: SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)求证: SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)求证: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】证明见解析
【解析】(1)证明:因为四边形 SKIPIF 1 < 0 为平行四边形,则 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,因此, SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
(2)证明:连接 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 于点 SKIPIF 1 < 0 ,连接 SKIPIF 1 < 0 ,
因为四边形 SKIPIF 1 < 0 为平行四边形, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点,
又因为 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点,则 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 . SKIPIF 1 < 0
(3)证明: SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 .
6.(2022·重庆八中高三阶段练习)如图,在四棱锥 SKIPIF 1 < 0 中,底面 SKIPIF 1 < 0 是正方形, SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 相交于点O,F点是 SKIPIF 1 < 0 的中点,E点在线段 SKIPIF 1 < 0 上,且 SKIPIF 1 < 0 .求证:直线 SKIPIF 1 < 0 ∥平面 SKIPIF 1 < 0
【答案】证明见解析;
【解析】取 SKIPIF 1 < 0 的中点 SKIPIF 1 < 0 ,连接CG、GF、EO.
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 点是 SKIPIF 1 < 0 的中点,故 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
又 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的中点, SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的中点,
则 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
故平面 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
7(2022·山西临汾)如图(1),在梯形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,线段 SKIPIF 1 < 0 上有一点E,满足 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,现将 SKIPIF 1 < 0 分别沿 SKIPIF 1 < 0 折起,使 SKIPIF 1 < 0 ,得到如图(2)所示的几何体.求证: SKIPIF 1 < 0
【答案】证明见解析;
【解析】图(1)中, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,有 SKIPIF 1 < 0 ,
同理可得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
图(2)中, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,因此 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
8.(2022·江西)如图所示,在四棱锥 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,E是 SKIPIF 1 < 0 的中点.
(1)求证: SKIPIF 1 < 0 //平面 SKIPIF 1 < 0
(2)求证: SKIPIF 1 < 0 //平面 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析
【解析】(1)因为 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)
取 SKIPIF 1 < 0 中点 SKIPIF 1 < 0 ,连接 SKIPIF 1 < 0 ,易得 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,由(1)知 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,则四边形 SKIPIF 1 < 0 为平行四边形,则 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
9.(2022·全国·高一)如图,在几何体 ABCDEF中,四边形ABCD为平行四边形,G为FC的中点,平面ABFE∩平面CDEF=EF
(1)证明:AF//平面BDG
(2)证明:AB//EF
【答案】(1)证明见解析.(2)证明见解析.
【解析】(1)连接AC交BD于O,连接OG.
因为四边形ABCD为平行四边形,所以AC、BD互相平分.
又G为FC的中点,所以OG为三角形ACF的中位线,所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,所以AF//平面BDG.
(2)因为四边形ABCD为平行四边形,所以AB//CD.
因为 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,所以AB//平面 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,面 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 =EF.
所以AB//EF.
题组二 空间几何中的垂直
1.(2022·全国·高三专题练习)在平行四边形 SKIPIF 1 < 0 中 SKIPIF 1 < 0 过 SKIPIF 1 < 0 点作 SKIPIF 1 < 0 的垂线交 SKIPIF 1 < 0 的延长线于点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .连接 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 于点 SKIPIF 1 < 0 ,如图1,将 SKIPIF 1 < 0 沿 SKIPIF 1 < 0 折起,使得点 SKIPIF 1 < 0 到达点 SKIPIF 1 < 0 的位置.如图2.证明:直线 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】证明见解析
【解析】证明:图1中,在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 所以 SKIPIF 1 < 0 .所以 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 也是直角三角形, SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
在图2中, SKIPIF 1 < 0 所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
2.(2022·全国·高三专题练习)如图,四棱锥 SKIPIF 1 < 0 中,平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点, SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .证明: SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
【答案】证明见解析
【解析】证明:如图,
连接AF,
由题意知 SKIPIF 1 < 0 为等腰三角形,
而 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点,所以 SKIPIF 1 < 0 .
又因为平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
而 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
而 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
连接 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
而 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 是平行四边形,
因此 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
3.(2022·全国·高三专题练习)在四棱锥 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 底面 SKIPIF 1 < 0 .证明: SKIPIF 1 < 0
【答案】证明见解析;
【解析】证明:在四边形 SKIPIF 1 < 0 中,作 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以四边形 SKIPIF 1 < 0 为等腰梯形,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
又因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ;
4.(2022·上海松江·二模)如图,在四棱锥 SKIPIF 1 < 0 中,底面 SKIPIF 1 < 0 是矩形, SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的中点,点 SKIPIF 1 < 0 在棱 SKIPIF 1 < 0 上.
(1)求四棱锥 SKIPIF 1 < 0 的全面积;
(2)求证: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)证明见解析.
【解析】(1)∵BC//AD,AD⊥平面ABP,∴BC⊥平面ABP,
∴BC⊥BP,∴ SKIPIF 1 < 0 ,
同理可得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 .
(2)∵PA⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,∴CD⊥PA.
又ABCD是矩形,∴CD⊥AD,
∵PA∩AD=A,∴CD⊥平面PAD.
∵AF⊂平面PAD,∴AF⊥CD.
∵PA=AD,点F是PD的中点,∴AF⊥PD.
又CD∩PD=D,∴AF⊥平面PDC.
∵PE⊂平面PDC,∴PE⊥AF.
5.(2022·河南·信阳高中)如图所示,直三棱柱 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 中点.
(1)求证: SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)若三棱柱 SKIPIF 1 < 0 上下底面为正三角形, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,求证:平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1)证明见解析(2)证明见解析
【解析】(1)连接 SKIPIF 1 < 0 ,与 SKIPIF 1 < 0 相交于点F,连接MF,则 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点,
因为 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 中点,所以MF是 SKIPIF 1 < 0 的中位线,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
(2)因为直三棱柱 SKIPIF 1 < 0 上下底面为正三角形, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
由三线合一可得: SKIPIF 1 < 0 ,
又因为 SKIPIF 1 < 0 平面ABC, SKIPIF 1 < 0 平面ABC,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
因为 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
所以平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
6.(2022·北京大兴)如图,在四棱锥 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,底面 SKIPIF 1 < 0 为菱形, SKIPIF 1 < 0 分别为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的中点.
(1)求证: SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)求证: SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)若平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的大小.
【答案】(1)证明见解析(2)证明见解析(3) SKIPIF 1 < 0
【解析】(1)因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
又因为底面 SKIPIF 1 < 0 为菱形,所以 SKIPIF 1 < 0 .
又因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
取 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点,联结 SKIPIF 1 < 0 .
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 分别为 SKIPIF 1 < 0 的中点,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为底面 SKIPIF 1 < 0 为菱形,且 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 .
所以四边形 SKIPIF 1 < 0 为平行四边形.
所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
(3)因为 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,且平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为底面 SKIPIF 1 < 0 为菱形,且 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点,所以 SKIPIF 1 < 0 .所以 SKIPIF 1 < 0
则 SKIPIF 1 < 0 是等边三角形.所以 SKIPIF 1 < 0 .
题组三 空间几何中的定理辨析
1.(2022·上海虹口·二模)已知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是平面 SKIPIF 1 < 0 内的两条直线, SKIPIF 1 < 0 是空间的一条直线,则“ SKIPIF 1 < 0 ”是“ SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ”的( )
A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【解析】当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,但 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是否相交无法判断,所以 SKIPIF 1 < 0 可能成立,也可能不成立.综上,“ SKIPIF 1 < 0 ”是“ SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ”的充分不必要条件.
故选:A.
2.(2022·全国·高三专题练习(文))在正方体 SKIPIF 1 < 0 中,E,F分别为 SKIPIF 1 < 0 的中点,则( )
A.平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 B.平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
C.平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 D.平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】解:在正方体 SKIPIF 1 < 0 中,
SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 分别为 SKIPIF 1 < 0 的中点,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
所以平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,故A正确;
选项BCD解法一:
如图,以点 SKIPIF 1 < 0 为原点,建立空间直角坐标系,设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
设平面 SKIPIF 1 < 0 的法向量为 SKIPIF 1 < 0 ,
则有 SKIPIF 1 < 0 ,可取 SKIPIF 1 < 0 ,
同理可得平面 SKIPIF 1 < 0 的法向量为 SKIPIF 1 < 0 ,
平面 SKIPIF 1 < 0 的法向量为 SKIPIF 1 < 0 ,
平面 SKIPIF 1 < 0 的法向量为 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以平面 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 不垂直,故B错误;
因为 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 不平行,
所以平面 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 不平行,故C错误;
因为 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 不平行,
所以平面 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 不平行,故D错误,
故选:A.
选项BCD解法二:
解:对于选项B,如图所示,设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 为平面 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 的交线,
在 SKIPIF 1 < 0 内,作 SKIPIF 1 < 0 于点 SKIPIF 1 < 0 ,在 SKIPIF 1 < 0 内,作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于点 SKIPIF 1 < 0 ,连结 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 或其补角为平面 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 所成二面角的平面角,
由勾股定理可知: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
底面正方形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 为中点,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由勾股定理可得 SKIPIF 1 < 0 ,
从而有: SKIPIF 1 < 0 ,
据此可得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
据此可得平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 不成立,选项B错误;
对于选项C,取 SKIPIF 1 < 0 的中点 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由于 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 相交,故平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 不成立,选项C错误;
对于选项D,取 SKIPIF 1 < 0 的中点 SKIPIF 1 < 0 ,很明显四边形 SKIPIF 1 < 0 为平行四边形,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由于 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 相交,故平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 不成立,选项D错误;
故选:A.
3.(2022·安徽省舒城中学三模(理))设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是不同的直线, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是不同的平面,则下面说法正确的是( )
A.若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
B.若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
C.若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
D.若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】A:由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 相交,错误;
B:由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 相交,错误;
C:由 SKIPIF 1 < 0 ,则存在直线 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 则 SKIPIF 1 < 0 ,根据面面垂直的判定易知 SKIPIF 1 < 0 ,正确;
D:由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,错误.
故选:C
4(2022·全国·高三专题练习(理))已知 SKIPIF 1 < 0 是正方体 SKIPIF 1 < 0 的中心O关于平面 SKIPIF 1 < 0 的对称点,则下列说法中正确的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 是异面直线B. SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】
连接 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,交于点 SKIPIF 1 < 0 ,连接 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,交于点 SKIPIF 1 < 0 .
连接 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 .
由题可知, SKIPIF 1 < 0 在平面 SKIPIF 1 < 0 上,所以 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 共面,故A错误;
在四边形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,所以四边形 SKIPIF 1 < 0 为平行四边形.
SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,故B正确;
由正方体的性质可得 SKIPIF 1 < 0 ,因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 所成角为 SKIPIF 1 < 0 ,所以显然 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 不垂直,故C错误;
显然 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 不垂直,而 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 不垂直,故D错误.
故选:B.
5.(2022·浙江省新昌中学模拟预测)设a,b是两条不同的直线, SKIPIF 1 < 0 是两个不同的平面,给出下列命题:
①若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
②若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
③若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
④若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
其中为真命题的是( )
A.①②B.②③C.③④D.①④
【答案】C
【解析】①中, SKIPIF 1 < 0 ,则平面 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 可能平行,可能相交也可能垂直,故①错误;
②中, SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 可能平行,异面或者垂直,故②错误;
③中, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,故③正确;
④中, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故④正确.
故选:C.
6.(2022·湖北·华中师大一附中模拟预测)如图,正方体 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的中点,则下列说法正确的是( )
A.直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 垂直,直线 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
B.直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 平行,直线 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
C.直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 异面,直线 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
D.直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 相交,直线 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】连接 SKIPIF 1 < 0 ;由正方体的性质可知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的中点,所以直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 垂直;
由正方体的性质可知 SKIPIF 1 < 0 ,所以平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以直线 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,故A正确;
以 SKIPIF 1 < 0 为原点,建立如图坐标系,设正方体棱长为1, SKIPIF 1 < 0
显然直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 不平行,故B不正确;
直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 异面正确, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以直线 SKIPIF 1 < 0 与平面 SKIPIF 1 < 0 不垂直,故C不正确;
直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 异面,不相交,故D不正确;
故选:A.
7.(2022·全国·高三专题练习)如图是一个几何体的平面展开图,其中四边形ABCD为正方形,E,F分别为PA,PD的中点,在此几何体中,给出下面四个结论:
①直线BE与直线CF异面;
②直线BE与直线AF异面;
③直线EF SKIPIF 1 < 0 平面PBC;
④平面BCE⊥平面PAD.
其中正确结论的个数是( )
A.1B.2C.3D.4
【答案】B
【解析】画出该几何体,如图所示,①因为E,F分别是PA,PD的中点,所以EF SKIPIF 1 < 0 AD,所以EF SKIPIF 1 < 0 BC,直线BE与直线CF是共面直线,故①不正确;
②直线BE与直线AF满足异面直线的定义,故②正确;
③由E,F分别是PA,PD的中点,可知EF SKIPIF 1 < 0 AD,所以EF SKIPIF 1 < 0 BC,因为EF SKIPIF 1 < 0 平面PBC,BC SKIPIF 1 < 0 平面PBC,所以直线EF SKIPIF 1 < 0 平面PBC,故③正确;
④因为BE与PA的关系不能确定,所以不能判定平面BCE⊥平面PAD,故④不正确.
所以正确结论的个数是2.
故选:B
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