两平面平行方向向量关系_立体几何平行证明的四大必杀绝技------赞!很赞!!非常赞!!!...
類型一:
根據已有平行關系證平行
例題1:已知四棱錐P-ABCD,且G,E,F,H分別是棱PB,AB,CD,PC上共面的四點,且有BC∥平面GEFH,證明GH∥EF。
證明:
∵BC∥平面GEFH,
平面GEFH∩平面ABCD=EF且BC?平面ABCD
∴BC∥EF
∵EF?平面PBC,BC?平面PBC
∴平面EF∥平面PBC
∵平面EFGH∩平面PBC=GH
∴EF∥GH
例題2:如圖,三棱臺DEF-ABC,AB=2DE,且G,H分別為AC,BC的中點,求證:BD∥平面FGH。
證明:
在三棱臺DEF-ABC中,AB=2DE
且H為BC的中點,
∴BH∥EF,且BH=EF
∴四邊形BHEF是平行四邊形
又G是AC中點,H為BC的中點,根據三角形中位線可得:GH∥AB,又GH∩HF=H
∴平面FGH∥平面ABED
∵BD?平面ABED
∴BD∥平面FGH
變式:如圖所示,在三棱錐P-ABQ中, D,C,E,F分別是AQ,BQ,AP,BP的中點, PD與EQ交于點G,PC與FQ交于點H,連接GH,求證AB∥GH。
類型二:
利用三角形的中位線證平行
例題:如圖,四棱錐P-ABCD,AD∥BC,且AD=2BC,且E,F分別為線段AD,PC的中點,求證:AP∥平面BEF。
證明:
連接AC,CE,且AC與BE相交于點O,連接OF,如下圖:
∵AD∥BC,且AD=2BC,且E是AD的中點,
可得:四邊形ABCE是平行四邊形
∴O是AC的中點,又F是PC的中點
∴OF是△ACP的中位線
∴OF∥PA
∵PA?平面BEF,OF?平面BEF
∴AP∥平面BEF
變式:如圖,直三棱柱ABC-A1B1C1,點M,N分別為A1B和B1C1的中點,求證:MN∥A1ACC1
類型三:
利用平行四邊形的性質證平行
例題1:在四棱錐P-ABCD中,AB∥CD,CD=2AB,E為PD的中點,求證:AE∥平面PBC。
證明:
取PC的中點F,連接EF,BF,如下圖:
∵E,F分別是PD,PC的中點
∴EF∥CD,且CD=2EF
又AB∥CD,且CD=2AB
∴AB∥EF,且AB=EF即四邊形ABFE是平行四邊形
∴AE∥BF
又AE?平面PBC,BF?平面PBC
∴AE∥平面PBC
例題2:如圖,三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC是等邊三角形,側面BCC1B是矩形,AB=A1B,N是B1C的中點,M是棱AA1上的一點,且AA1⊥CM,證明:MN∥ABC
證明:
連接BM,取BC得中點P,連接AP,NP,如下圖:
∵BCC1B1是矩形,
∴BC⊥BB1,
∵AA1∥BB1
∴AA1⊥BC
∵AA1⊥MC,BC∩MC=C,
∴AA1⊥平面BCM
∴AA1⊥MB
∵AB=A1B
∴M是AA1的中點,
又P,N分別是CB,CB1的中點,
由三角形的中位線可得:NP∥BB1,且BB1=2NP
∴NP∥MA,且NP=MA
∴四邊形AMNP是平行四邊形
∴MN∥AP∵MN?平面ABC,AP?平面ABC
∴MN∥平面ABC
變式:如圖,四棱錐P-ABCD,PA⊥底面ABCD,AD∥BC,AD=3,BC=4,且M為線段AD上一點,AM=2MD,N為PC的中點,證明:MN∥平面PAB。
類型四:
利用向量法證平行
1.利用平面法向量
利用法向量證明直線與平面平行的基本原理為:
若平面外一條直線的方向向量垂直于此平面的法向量,則該向量與此平面平行。即若法向量n⊥平面ɑ,且法向量n⊥向量a,則向量a∥平面ɑ
例題:如圖,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是正方形,AA1=4,AB=2,E,M,N分別是BC,BB1,A1D的中點,證明:MN∥C1DE
證明:
以D為原點,以DA所在直線為x軸,DC所在直線為y軸,DD1所在直線為z軸,建立空間直角坐標系如下:
根據AA1=4,AB=2,
可得點的坐標如下:
D(0,0,0),E(1,2,0),C1(0,2,4)M(2,2,2),N(1,0,2)
則有:
2.利用向量共面定理
向量共面定理:
已知向量a,向量b,向量c兩兩不共線,若存在實數x,y,使得向量c=xa+yb,則向量a,向量b,向量c共面。具體如下動圖所示:
備注:因為向量是可以移動的,所以幾個向量共面不代表向量所對應的直線是相互共面的。
例題:如圖所示四棱錐P-ABCD中,底面ABCD為正方形,AB=4,PA=2,E為PD的中點,證明:PB∥平面AEC
證明:
以A為原點,以AB所在直線為x軸,AD所在直線為y軸,AP所在直線為z軸,建立空間直角坐標系如下:
根據AB=4, PA=2,
可得點的坐標如下:
A(0,0,0),P(0,0,2) ,B(4,0,0)D(0,4,0) ,C(4,4,0)
∵E為PD的中點,
∴E(0,2,1)
3.利用平面向量共線定理
平面向量共線定理:
不共線的兩條直線所對應的向量分別為向量a,向量b,若向量a=λb,則向量a∥向量b接下來用平面向量共線定理再解上面用法向量求解的例題
例題:如圖,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是正方形,AA1=4,AB=2,E,M,N分別是BC,BB1,A1D的中點,證明:MN∥C1DE
證明:
以D為原點,以DA所在直線為x軸,DC所在直線為y軸,DD1所在直線為z軸,建立空間直角坐標系如下:
根據AA1=4,AB=2,
可得點的坐標如下:
D(0,0,0),E(1,2,0)M(2,2,2),N(1,0,2)
則有:
總結
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