1
∴DE∥CB,DE=CB,
2
∴MF∥DE,MF=DE,∴四边形DEFM为平行四边形, ∴EF∥DM,
∵EF?平面PDC,DM?平面PDC, ∴EF∥平面PDC.
(2)解 ∵EF∥平面PDC,∴点F到平面PDC的距离等于点E到平面PDC的距离. ∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥DA,
在Rt△PAD中,PA=AD=1,∴DP=2, ∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥CB,
∵CB⊥AB,PA∩AB=A,PA,AB?平面PAB, ∴CB⊥平面PAB, ∴CB⊥PB,则PC=3, ∴PD2+DC2=PC2,
∴△PDC为直角三角形,其中PD⊥CD, 12
∴S△PDC=×1×2=,
22
连接EP,EC,易知VE-PDC=VC-PDE, 设E到平面PDC的距离为h,
∵CD⊥AD,CD⊥PA,AD∩PA=A,AD,PA?平面PAD, ∴CD⊥平面PAD,
12111
则×h×=×1×××1, 32322∴h=
22,∴F到平面PDC的距离为. 44
思维升华 判断或证明线面平行的常用方法 (1)利用线面平行的定义(无公共点).
(2)利用线面平行的判定定理(a?α,b?α,a∥b?a∥α). (3)利用面面平行的性质(α∥β,a?α?a∥β). (4)利用面面平行的性质(α∥β,a?β,a∥α?a∥β).
跟踪训练1 (2018·崇左联考)如图,在四棱锥P-ABCD中,平面PAC⊥平面ABCD,且PA⊥AC,PA=AD=2,四边形ABCD满足BC∥AD,AB⊥AD,AB=BC=1.点E,F分别为侧棱PB,PEPF
PC上的点,且==λ(λ≠0).
PBPC
6
(1)求证:EF∥平面PAD;
1
(2)当λ=时,求点D到平面AFB的距离.
2PEPF
(1)证明 ∵==λ(λ≠0),∴EF∥BC.
PBPC∵BC∥AD,∴EF∥AD.
又EF?平面PAD,AD?平面PAD, ∴EF∥平面PAD. 1
(2)解 ∵λ=,
2∴F是PC的中点,
在Rt△PAC中,PA=2,AC=2, ∴PC=PA2+AC2=6, 16
∴PF=PC=. 22
∵平面PAC⊥平面ABCD,且平面PAC∩平面ABCD=AC,PA⊥AC,PA?平面PAC, ∴PA⊥平面ABCD,∴PA⊥BC. 又AB⊥AD,BC∥AD,∴BC⊥AB, 又PA∩AB=A,PA,AB?平面PAB, ∴BC⊥平面PAB,
16∴BC⊥PB,∴在Rt△PBC中,BF=PC=. 22连接BD,DF,设点D到平面AFB的距离为d,
在等腰三角形BAF中,BF=AF=∴S△ABF=
5
, 4
6
,AB=1, 2
又S△ABD=1,点F到平面ABD的距离为1,
7
115∴由VF-ABD=VD-AFB,得×1×1=×d×,
3344545
解得d=,即点D到平面AFB的距离为. 55题型二 平面与平面平行的判定与性质
例3 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, ∴GH∥B1C1.
又∵B1C1∥BC,∴GH∥BC, ∴B,C,H,G四点共面. (2)∵E,F分别是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∥AB且A1B1=AB, ∴A1G∥EB,A1G=EB, ∴四边形A1EBG是平行四边形, ∴A1E∥GB.
又∵A1E?平面BCHG,GB?平面BCHG, ∴A1E∥平面BCHG.
又∵A1E∩EF=E,A1E,EF?平面EFA1, ∴平面EFA1∥平面BCHG. 引申探究
1.在本例中,若将条件“E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点”变为“D1,D分别为B1C1,BC的中点”,求证:平面A1BD1∥平面AC1D. 证明 如图所示,连接A1C,AC1,交于点M,
8
∵四边形A1ACC1是平行四边形, ∴M是A1C的中点,连接MD, ∵D为BC的中点, ∴A1B∥DM.
∵A1B?平面A1BD1,DM?平面A1BD1, ∴DM∥平面A1BD1,
又由三棱柱的性质知,D1C1∥BD且D1C1=BD, ∴四边形BDC1D1为平行四边形, ∴DC1∥BD1.
又DC1?平面A1BD1,BD1?平面A1BD1, ∴DC1∥平面A1BD1,
又DC1∩DM=D,DC1,DM?平面AC1D, 因此平面A1BD1∥平面AC1D.
2.在本例中,若将条件“E,F,G,H分别是AB,AC,A1B1,A1C1的中点”变为“点D,AD
D1分别是AC,A1C1上的点,且平面BC1D∥平面AB1D1”,试求的值.
DC解 连接A1B,AB1,交于点O,连接OD1.
由平面BC1D∥平面AB1D1,
且平面A1BC1∩平面BC1D=BC1,平面A1BC1∩平面AB1D1=D1O, A1D1A1O
所以BC1∥D1O,则==1.
D1C1OB同理,AD1∥C1D, 又AD∥C1D1,
所以四边形ADC1D1是平行四边形, 所以AD=D1C1, 又AC=A1C1,
9
A1D1DCDCAD所以=,所以=1,即=1.
D1C1ADADDC思维升华 证明面面平行的方法 (1)面面平行的定义. (2)面面平行的判定定理.
(3)垂直于同一条直线的两个平面平行.
(4)两个平面同时平行于第三个平面,那么这两个平面平行. (5)利用“线线平行”、“线面平行”、“面面平行”的相互转化.
跟踪训练2 (2018·合肥质检)如图,在多面体ABCDEF中,四边形ABCD是正方形,BF⊥平面ABCD,DE⊥平面ABCD,BF=DE,M为棱AE的中点.
(1)求证:平面BDM∥平面EFC;
(2)若AB=1,BF=2,求三棱锥A-CEF的体积. (1)证明 如图,设AC与BD交于点N,
则N为AC的中点,连接MN, 又M为棱AE的中点, ∴MN∥EC.
∵MN?平面EFC,EC?平面EFC, ∴MN∥平面EFC.
∵BF⊥平面ABCD,DE⊥平面ABCD,且BF=DE, ∴BF∥DE且BF=DE, ∴四边形BDEF为平行四边形, ∴BD∥EF.
∵BD?平面EFC,EF?平面EFC, ∴BD∥平面EFC.
又MN∩BD=N,MN,BD?平面BDM, ∴平面BDM∥平面EFC. (2)解 连接EN,FN.
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