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学会这四种方法,证明线面平行再也难不到你,高考数学立体几何

 幽默笑话萌萌萌 2022-04-20

证明直线和平面平行,最容易想到的是使用它的判定定理:如果平面外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。

关键是如何在平面内找到一条与已知直线平行的直线

既然要证明是直线L平行于平面α,那么直线L肯定是平行平面α的,根据直线与平面平行的性质定理“如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和已知平面相交,那么这条直线和交线平行”,这条交线就是我们要找的平行线。

由此,证明直线L平行于平面α,只需过直线L作一个平面β与平面α相交,然后证明交线和直线L平行即可。这是证明直线和平面平行的第一种途径。

根据平面与平面平行的性质可知:如果两个平面平行,那么其中一个平面内的直线平行于另一个平面。由此可以得到证明直线与平面平行的第二种途径:只需过已知直线作一个平面平行于已知平面。

上面这些都是理论层面的内容,不论是途径一还是途径二,都需要过已知直线作平面,这才是证明线面平行真正的关键之处。

接下来要讲的四种方法,实际上是四种不同的过已知直线快速作出适合解题的平面的方法。只要你全部理解掌握了,我敢说证明线面平行的问题咱也难不到你。

方法一:

如下图,要证明直线AB//平面β,只需找出或者作出一条线段CD,使线段CD既与AB相交,又与平面β相交(交点为D),且线段CD穿过AB,设相交直线CD和AB所确定的平面为α,连结CB,设CB与平面β的交点为E,则DE就是平面 α与平面β的交线,则只需证明直线AB平行交线DE即可。

方法一的关键之处是线段CD一定要穿过AB,因为这样才能通过连结C、B找到两个平面的另一个公共点E。

例如:

观察可以发现,线段CP既与直线BE相交,又与平面PAD相交,且线段CP穿过了直线BE,所以直线CP就是要优先考虑的相交直线。

如下图,延长DA、CB,两直线相交于点M,则M点和P点既在平面CEB内,又在平面PAD内,所以PM就是平面CEB和平面PAD的交线;然后证明直线BE平行PM就可以了。

方法二:

如下图,要证明直线AB//平面β,只需过点A找出或者作出一条线段AC,使线段AC与平面β相交(交点为M),且线段AC穿过平面β,然后连结BC,设BC与平面β的交点为N,则MN就是平面ABC与平面β的交线,则只需证明直线AB平行交线MN即可。

方法二的关键之处是所选择的线段AC一定要穿过平面β,因为这样才能通过连结B、C找到两个平面的另一个公共点N。

例:

线段PC穿过了平面BEF,所以选择直线PC来与PA确定相交平面。连结AC交BF于点N,则EN就是平面PAC与平面BEF的交线,则只需证明PA//EN就可以了。

方法三:

利用“两条直线平行,可以确定一个平面”,作与已知平面相交的平面。

例:

图中的线段BA与已知平面PAD相交于点A,虽然这条线段既没有穿过已知直线BE,又没有穿过已知平面PAD,但过线段BE的另一个端点E可以很容易地作出一条直线EF平行于AB,这样这两条平行线就确定了一个平面,两个平面的交线是AF,然后证明BE平行AF就可以了。

方法四:

要证明已知直线平行于已知平面,只需过已知直线作一个平行于已知平面的平面就可以了。

例:

要证BE//平面PAD,只需过BE做一个平行于平面PAD的平面即可。首先BE肯定平行平面PAD,所以只需要再作一条与BE相交且与平面PAD平行的直线,这条直线与直线BE所确定的平面肯定平行于平面PAD。

总结:证明线面平行,首先找出或者作出一条既与已知直线相交又与已知平面相交的线段,并且这条线段要么穿过已知直线,要么穿过已知平面,否则就通过作平行线来确定相交平面,如果这三种方法都不行,就要选择第四种方法:在图中找出或者作出一条平行于已知平面且与已知直线相交的直线,利用面面平行的性质来证明线面平行。

针对性练习

第1题

直接证明直线B1E平行平面DGC1不太方便,所以考虑平移B1E至AF的位置,然后再证明就容易多了。

第2题

线段AP与直线EF和平面PDC都相交,并且穿过了直线EF,所以选择直线AP作为EF的相交直线来确定相交平面。

第3题

本题使用面面平行的性质证明比较合适。

第4题

线段B1C1与直线MN和平面ACC1A1都相交,并且穿过了MN,所以选择直线B1C1作为相交直线来确定相交平面。

第5题

因为GH是过PA的平面PAHG与平面BMD的交线,所以要证PA//GH,只需证PA//平面BMD。

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