第三节 空间直线、平面的平行
课前·基础巩固课堂·题型讲解高考·命题预测
课前·基础巩固
此平面内l∥αa⊂αl⊄α
交线l∥αl⊂βα∩β=b
相交直线a∥βb∥βa∩b=Pa⊂αb⊂α
相交交线α∥βα∩γβ∩γ
【题组练透】题组一判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)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.()×××√
题组二教材改编1.如果a∥α,P∈α,那么过点P且平行于直线a的直线()A.只有一条,不在平面α内B.有无数条,不一定在α内C.只有一条,且在平面α内D.有无数条,一定在α内解析:过a与P作一平面β,平面α与平面β的交线为b,因为a∥α,所以a∥b,在同一个平面内,过点作已知直线的平行线有且只有一条,故选C.答案:C
2.(多选题)下列命题中错误的是()A.如果直线a∥b,那么a平行于经过b的任何平面B.如果直线a和平面α满足a∥α,那么a与α内的任何直线平行C.如果直线a,b和平面α满足a∥α,b∥α,那么a∥bD.如果直线a,b和平面α满足a∥b,a∥α,b⊄α,那么b∥α解析:A中,a可能在经过b的平面内,故A错误;B中,a还可以与平面α内的直线异面,故B错误;C中,a可以与直线b平行、异面、相交,故C错误;D中,过直线a作平面β,设α∩β=c,∵a∥α,∴a∥c,又∵a∥b,∴b∥c,又b⊄α,且c⊂α,∴b∥α,故D正确.故选ABC答案:ABC
3.已知平面α,β和直线a,b,c,且a∥b∥c,a⊂α,b⊂β,c⊂β,则α与β的位置关系是________.解析:若α∥β,可以保证存在直线a,b,c,且a∥b∥c,a⊂α,b⊂β,c⊂β,故平行关系有可能;若α∩β=l,且a∥b∥c∥l,此种情况下也能保证存在直线a,b,c,且a∥b∥c,a⊂α,b⊂β,c⊂β,故两平面相交也有可能答案:平行或相交
题组三易错自纠1.设m,l表示两条不同的直线,α表示平面,若m⊂α,则“l∥α”是“l∥m”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解析:由题意知l∥αl∥m,反之也不成立,故选D.答案:D
2.若平面α∥平面β,直线a∥平面α,点B∈β,则在平面β内且过B点的所有直线中()A.不一定存在与a平行的直线B.只有两条与a平行的直线C.存在无数条与a平行的直线D.存在唯一一条与a平行的直线解析:当直线a在平面β内且过B点时,不存在与a平行的直线,故选A.答案:A
3.设α,β,γ为三个不同的平面,a,b为直线,给出下列条件:①a⊂α,b⊂β,a∥β,b∥α;②α∥γ,β∥γ;③α⊥γ,β⊥γ;④a⊥α,b⊥β,a∥b.其中能推出α∥β的条件是________(填上所有正确的序号).解析:在条件①或条件③中,α∥β或α与β相交;由α∥γ,β∥γ⇒α∥β,条件②满足;在④中,a⊥α,a∥b⇒b⊥α,又b⊥β,从而α∥β,④满足.答案:②④
课堂·题型讲解
题型一 直线、平面平行的判断[例1](1)已知a,b,c为三条不同的直线,α,β,γ为三个不同的平面,则下列说法正确的是()A.若a∥b,b⊂α,则a∥αB.若a⊂α,b⊂β,a∥b,则α∥βC.若α∥β,a∥α,则a∥βD.若α∩β=a,β∩γ=b,α∩γ=c,a∥b,则b∥c解析:若a∥b,b⊂α,则a∥α或a⊂α,故A不正确;若a⊂α,b⊂β,a∥b,则α∥β或α与β相交,故B不正确;若α∥β,a∥α,则a∥β或a⊂β,故C不正确;如图,由a∥b可得b∥α,易证b∥c,故D正确.答案:D
(2)(多选题)如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G,H分别为棱AA1,CC1,B1C1,A1B1的中点,则下列各直线中,与平面ACD1平行的是()A.直线EFB.直线GHC.直线EHD.直线A1B答案:ABD
解析:在正方体ABCD-A1B1C1D1中,因为EF∥AC,且EF⊄平面ACD1,所以EF∥平面ACD1,故A正确.因为GH∥A1C1,A1C1∥AC,所以GH∥AC.又GH⊄平面ACD1,所以GH∥平面ACD1,故B正确.因为EH∥AB1∥C1D,C1D与D1C相交,所以EH与平面ACD1相交,故C错误.因为A1B∥D1C,且A1B⊄平面ACD1,所以A1B∥平面ACD1,故D正确.故选ABD.
类题通法解决空间中线面、面面平行的判断问题要注意以下几个方面:(1)判定定理与性质定理中易忽视定理成立的条件;(2)结合题意构造或绘制图形,结合图形进行判断;(3)举反例否定结论.
巩固训练1:(1)平面α与平面β平行的条件可以是()A.α内有无数条直线与β平行B.直线a⊂α,b⊂β,且a∥β,b∥αC.直线a∥α,a∥β,且直线a不在α内,也不在β内D.一个平面α内两条不平行的直线都平行于另一个平面β解析:一个平面内两条不平行的直线必相交,根据平面与平面平行的判定定理知D正确.故选D.答案:D
(2)如图,在多面体ABC-DEFG中,平面ABC∥平面DEFG,EF∥DG,且AB=DE,DG=2EF,则()A.BF∥平面ACGDB.CF∥平面ABEDC.BC∥FGD.平面ABED∥平面CGF解析:取DG的中点为M,连接AM,FM,如图所示.则由已知条件易证四边形DEFM是平行四边形,∴DE綊FM∵平面ABC∥平面DEFG,平面ABC∩平面ADEB=AB,平面DEFG∩平面ADEB=DE∴AB∥DE,∴AB∥FM,又AB=DE∴AB=FM,∴四边形ABFM是平行四边形,即BF∥AM,又BF⊄平面ACGD,∴BF∥平面ACGD.故选A.答案:A
题型二 直线与平面平行的判定与性质高频考点角度1|直线与平面平行的判定[例2]如图,在几何体ABCDE中,四边形ABCD是矩形,G,F分别是线段BE,DC的中点.求证:GF∥平面ADE.
证明:方法一:如图,取AE的中点H,连接HG,HD,又G是BE的中点,所以GH∥AB,且GH=AB.又F是CD的中点,所以DF=CD.因为四边形ABCD是矩形,所以AB∥CD,且AB=CD,所以GH∥DF,且GH=DF,从而四边形HGFD是平行四边形,所以GF∥DH.又DH⊂平面ADE,GF⊄平面ADE,所以GF∥平面ADE.
方法二:如图,取AB的中点M,连接MG,MF.又G是BE的中点,可知GM∥AE.又AE⊂平面ADE,GM⊄平面ADE.所以GM∥平面ADE.在矩形ABCD中,由M,F分别是AB,CD的中点得MF∥AD.又AD⊂平面ADE,MF⊄平面ADE.所以MF∥平面ADE.又因为GM∩MF=M,GM⊂平面GMF,MF⊂平面GMF.所以平面GMF∥平面ADE,因为GF⊂平面GMF,所以GF∥平面ADE.
类题通法1.证明线面平行有两种常用方法:一是线面平行的判定定理;二是先利用面面平行的判定定理证明面面平行,再根据面面平行的性质证明线面平行.2.用线面平行的判定定理证明线面平行(1)关键:在平面内找到一条与已知直线平行的直线.(2)方法:合理利用中位线定理、线面平行的性质,或者构造平行四边形等证明两直线平行.(3)易错:容易漏掉说明直线在平面外.
巩固训练2: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.证明:MN∥平面C1DE.
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綊DC,可得B1C綊A1D,故ME綊ND,因此四边形MNDE为平行四边形,所以MN∥ED.又MN⊄平面C1DE,所以MN∥平面C1DE.
角度2|直线与平面平行性质定理的应用[例3]如图所示,四边形ABCD是平行四边形,点P是平面ABCD外一点,M是PC的中点,在DM上取一点G,过G和PA作平面PAHG交平面BMD于GH.求证:PA∥GH.
证明:如图所示,连接AC交BD于点O,连接MO,因为四边形ABCD是平行四边形,所以O是AC的中点,又M是PC的中点,所以AP∥OM.又MO⊂平面BMD,PA⊄平面BMD,所以PA∥平面BMD.又因为平面PAHG∩平面BMD=GH,且PA⊂平面PAHG,所以PA∥GH.
类题通法在应用线面平行的判定定理进行转化时,一定注意定理成立的条件,通常应严格按照定理成立的条件规范书写步骤,如:把线面平行转化为线线平行时,必须说清经过已知直线的平面和已知平面相交,这时才有直线与交线平行.
巩固训练3:如图所示,CD,AB均与平面EFGH平行,E,F,G,H分别在BD,BC,AC,AD上,且CD⊥AB.求证:四边形EFGH是矩形.证明:∵CD∥平面EFGH,而平面EFGH∩平面BCD=EF,∴CD∥EF.同理,HG∥CD,∴EF∥HG.同理,HE∥GF,∴四边形EFGH为平行四边形,∵CD∥EF,HE∥AB,∴∠HEF为异面直线CD和AB所成的角.又CD⊥AB,∴HE⊥EF.∴平行四边形EFGH为矩形.
题型三 平面与平面平行的判定与性质[例4]如图所示,在三棱柱ABC-A1B1C1中,E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点,求证:(1)B,C,H,G四点共面;(2)平面EFA1∥平面BCHG.
证明:(1)∵G,H分别是A1B1,A1C1的中点,∴GH是△A1B1C1的中位线,则GH∥B1C1.又∵B1C1∥BC,∴GH∥BC,∴B,C,H,G四点共面.(2)∵E,F分别为AB,AC的中点,∴EF∥BC,∵EF⊄平面BCHG,BC⊂平面BCHG,∴EF∥平面BCHG.又G,E分别为A1B1,AB的中点,A1B1綊AB,∴A1G綊EB.∴四边形A1EBG是平行四边形,∴A1E∥GB.∵A1E⊄平面BCHG,GB⊂平面BCHG,∴A1E∥平面BCHG.又∵A1E∩EF=E,∴平面EFA1∥平面BCHG.
类题通法说明两个平面平行的方法有:①用定义,此类题目常用反证法来完成证明;②用判定定理或推论(用“线面平行⇒面面平行”),通过线面平行来完成证明;③根据“垂直于同一条直线的两个平面平行”这一性质进行证明;④借助“传递性”(“传递性”指的是两个平面同时和第三个平面平行,则这两个平面平行)来完成.面面平行问题常转化为线面平行,而线面平行又转化为线线平行,需要注意转化思想应用.
巩固训练4:如图所示,在多面体ABCDEF中,底面ABCD是菱形,G和H分别是CE和CF的中点.求证:平面BDGH∥平面AEF.
证明:在△CEF中,因为G,H分别是CE,CF的中点,所以GH∥EF,又因为GH⊄平面AEF,EF⊂平面AEF,所以GH∥平面AEF,设AC∩BD=O,连接OH,在△ACF中,因为OA=OC,CH=HF,所以OH∥AF,又因为OH⊄平面AEF,AF⊂平面AEF,所以OH∥平面AEF.又因为OH∩GH=H,OH,GH⊂平面BDGH,所以平面BDGH∥平面AEF.
高考·命题预测
[预测1]核心素养——逻辑推理设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).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.答案:①或③
[预测2]新题型——多选题如图,已知平面α和平面β满足α∩β=l,A,C是α内不同的两点,B,D是β内不同的两点,且A,B,C,D∉直线l,M,N分别是线段AB,CD的中点.下列说法正确的是()A.若AB∥CD,则MN∥lB.若M,N重合,则AC∥lC.若AB与CD相交,且AC∥l,则BD可以与l相交D.若AB与CD是异面直线,则MN不可能与l平行答案:BD
解析:若AB∥CD,则A,B,C,D四点共面,设为平面γ,当AB