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平面與平面垂直的判定【課時目標(biāo)】1.掌握二面角的概念,二面角的平面角的概念,會求簡單的二面角的大?。?.掌握兩個平面互相垂直的概念,并能利用判定定理判定兩個平面垂直.1.二面角:從一條直線出發(fā)的________________所組成的圖形叫做二面角.________________叫做二面角的棱.________________________叫做二面角的面.2.二面角的平面角如圖:在二面角α-l-β的棱l上任取一點O,以點O為________,在半平面α和β內(nèi)分別作垂直于棱l的射線OA和OB,則射線OA和OB構(gòu)成的________叫做二面角的平面角.3.平面與平面的垂直(1)定義:如果兩個平面相交,且它們所成的二面角是________________,就說這兩個平面互相垂直.(2)面面垂直的判定定理文字語言:一個平面過另一個平面的________,則這兩個平面垂直.符號表示:eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(a⊥β,))?α⊥β.一、選擇題1.下列命題:①兩個相交平面組成的圖形叫做二面角;②異面直線a、b分別和一個二面角的兩個面垂直,則a、b組成的角與這個二面角的平面角相等或互補;③二面角的平面角是從棱上一點出發(fā),分別在兩個面內(nèi)作射線所成角的最小角;④二面角的大小與其平面角的頂點在棱上的位置沒有關(guān)系.其中正確的是()A.①③B.②④C.③④D.①②2.下列命題中正確的是()A.平面α和β分別過兩條互相垂直的直線,則α⊥βB.若平面α內(nèi)的一條直線垂直于平面β內(nèi)兩條平行線,則α⊥βC.若平面α內(nèi)的一條直線垂直于平面β內(nèi)兩條相交直線,則α⊥βD.若平面α內(nèi)的一條直線垂直于平面β內(nèi)無數(shù)條直線,則α⊥β3.設(shè)有直線M、n和平面α、β,則下列結(jié)論中正確的是()①若M∥n,n⊥β,M?α,則α⊥β;②若M⊥n,α∩β=M,n?α,則α⊥β;③若M⊥α,n⊥β,M⊥n,則α⊥β.A.①②B.①③C.②③D.①②③4.過兩點與一個已知平面垂直的平面()A.有且只有一個B.有無數(shù)個C.有且只有一個或無數(shù)個D.可能不存在5.在邊長為1的菱形ABCD中,∠ABC=60°,把菱形沿對角線AC折起,使折起后BD=eq\f(\r(3),2),則二面角B-AC-D的余弦值為()A.eq\f(1,3)B.eq\f(1,2)C.eq\f(2\r(2),3)D.eq\f(\r(3),2)6.在正四面體P-ABC中,D、E、F分別是AB、BC、CA的中點,下面四個結(jié)論中不成立的是()A.BC∥面PDFB.DF⊥面PAEC.面PDF⊥面ABCD.面PAE⊥面ABC二、填空題7.過正方形ABCD的頂點A作線段AP⊥平面ABCD,且AP=AB,則平面ABP與平面CDP所成的二面角的度數(shù)是________.8.如圖所示,已知PA⊥矩形ABCD所在的平面,圖中互相垂直的平面有________對.9.已知α、β是兩個不同的平面,M、n是平面α及β之外的兩條不同直線,給出四個論斷:①M⊥n;②α⊥β;③n⊥β;④M⊥α.以其中三個論斷作為條件,余下一個論斷作為結(jié)論,寫出你認(rèn)為正確的一個命題:________________.三、解答題10.如圖所示,在空間四邊形ABCD中,AB=BC,CD=DA,E、F、G分別為CD、DA和對角線AC的中點.求證:平面BEF⊥平面BGD.11.如圖所示,四棱錐P—ABCD的底面ABCD是邊長為1的菱形,∠BCD=60°,E是CD的中點,PA⊥底面ABCD,PA=eq\r(3).(1)證明:平面PBE⊥平面PAB;(2)求二面角A—BE—P的大?。芰μ嵘?2.如圖,在直三棱柱ABC—A1B1C1中,E、F分別是A1B、A1C的中點,點D在B1C1上,A1D⊥求證:(1)EF∥平面ABC;(2)平面A1FD⊥平面BB1C113.如圖,在三棱錐P—ABC中,PA⊥底面ABC,PA=AB,∠ABC=60°,∠BCA=90°,點D、E分別在棱PB、PC上,且DE∥BC.(1)求證:BC⊥平面PAC.(2)是否存在點E使得二面角A—DE—P為直二面角?并說明理由.1.證明兩個平面垂直的主要途徑(1)利用面面垂直的定義,即如果兩個相交平面的交線與第三個平面垂直,又這兩個平面與第三個平面相交所得的兩條交線互相垂直,就稱這兩個平面互相垂直.(2)面面垂直的判定定理,即如果一個平面經(jīng)過另一個平面的一條垂線,那么這兩個平面互相垂直.2.利用面面垂直的判定定理證明面面垂直時的一般方法:先從現(xiàn)有的直線中尋找平面的垂線,若圖中存在這樣的直線,則可通過線面垂直來證明面面垂直;若圖中不存在這樣的直線,則可通過作輔助線來解決,而作輔助線則應(yīng)有理論依據(jù)并有利于證明,不能隨意添加.3.證明兩個平面垂直,通常是通過證明線線垂直→線面垂直→面面垂直來實現(xiàn)的,因此,在關(guān)于垂直問題的論證中要注意線線垂直、線面垂直、面面垂直的相互轉(zhuǎn)化.每一垂直的判定都是從某一垂直開始轉(zhuǎn)向另一垂直,最終達(dá)到目的的.2.3.2平面與平面垂直的判定答案知識梳理1.兩個半平面這條直線這兩個半平面2.垂足∠AOB3.(1)直二面角(2)垂線a?α作業(yè)設(shè)計1.B[①不符合二面角定義,③從運動的角度演示可知,二面角的平面角不是最小角.故選B.]2.C3.B[②錯,當(dāng)兩平面不垂直時,在一個平面內(nèi)可以找到無數(shù)條直線與兩個平面的交線垂直.]4.C[當(dāng)兩點連線與平面垂直時,有無數(shù)個平面與已知平面垂直,當(dāng)兩點連線與平面不垂直時,有且只有一個平面與已知平面垂直.]5.B[如圖所示,由二面角的定義知∠BOD即為二面角的平面角.∵DO=OB=BD=eq\f(\r(3),2),∴∠BOD=60°.]6.C[如圖所示,∵BC∥DF,∴BC∥平面PDF.∴A正確.由BC⊥PE,BC⊥AE,∴BC⊥平面PAE.∴DF⊥平面PAE.∴B正確.∴平面ABC⊥平面PAE(BC⊥平面PAE).∴D正確.]7.45°解析可將圖形補成以AB、AP為棱的正方體,不難求出二面角的大小為45°.8.5解析由PA⊥面ABCD知面PAD⊥面ABCD,面PAB⊥面ABCD,又PA⊥AD,PA⊥AB且AD⊥AB,∴∠DAB為二面角D—PA—B的平面角,∴面DPA⊥面PAB.又BC⊥面PAB,∴面PBC⊥面PAB,同理DC⊥面PDA,∴面PDC⊥面PDA.9.①③④?②(或②③④?①)10.證明∵AB=BC,CD=AD,G是AC的中點,∴BG⊥AC,DG⊥AC,∴AC⊥平面BGD.又EF∥AC,∴EF⊥平面BGD.∵EF?平面BEF,∴平面BEF⊥平面BGD.11.(1)證明如圖所示,連接BD,由ABCD是菱形且∠BCD=60°知,△BCD是等邊三角形.因為E是CD的中點,所以BE⊥CD.又AB∥CD,所以BE⊥AB.又因為PA⊥平面ABCD,BE?平面ABCD,所以PA⊥BE.而PA∩AB=A,因此BE⊥平面PAB.又BE?平面PBE,所以平面PBE⊥平面PAB.(2)解由(1)知,BE⊥平面PAB,PB?平面PAB,所以PB⊥BE.又AB⊥BE,所以∠PBA是二面角A—BE—P的平面角.在Rt△PAB中,tan∠PBA=eq\f(PA,AB)=eq\r(3),則∠PBA=60°.故二面角A—BE—P的大小是60°.12.證明(1)由E、F分別是A1B、A1C的中點知EF∥BC因為EF?平面ABC.BC?平面ABC.所以EF∥平面ABC.(2)由三棱柱ABC—A1B1C1為直三棱柱知CC1⊥平面A1B1C又A1D?平面A1B1C1,故CC1⊥A1D又因為A1D⊥B1C,CC1∩B1C=C,故A1D⊥平面BB1C1C,又A1D?平面A1FD,所以平面A1FD⊥平面13.(1)證明∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥BC.又∠BCA=90°,∴AC⊥BC.又∵AC∩PA=A,∴BC⊥
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