山东省济宁市高三数学一轮复习专项训练立体几何2含解析.doc
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1、点、线、面的位置关系1、在四棱锥PABCD中,底面是边长为2的菱形,DAB60,对角线AC与BD交于点O,PO平面ABCD,PB与平面ABCD所成角为60.(1)求四棱锥的体积;(2)若E是PB的中点,求异面直线DE与PA所成角的余弦值解(1)在四棱锥PABCD中,PO面ABCD,PBO是PB与面ABCD所成的角,即PBO60,BOABsin 301,POOB,POBOtan 60,底面菱形的面积S2222.四棱锥PABCD的体积VPABCD22.(2)取AB的中点F,连接EF,DF,E为PB中点,EFPA,DEF为异面直线DE与PA所成角(或其补角)在RtAOB中,AOABcos 30OP,
2、在RtPOA中,PA,EF.在正ABD和正PDB中,DFDE,在DEF中,由余弦定理,得cosDEF.即异面直线DE与PA所成角的余弦值为.2、在正方体ABCDA1B1C1D1中,E,F分别是棱A1B1,A1D1的中点,则A1B与EF所成角的大小为_解析如图,连接B1D1,D1C,B1C.由题意知EF是A1B1D1的中位线,所以EFB1D1.又A1BD1C,所以A1B与EF所成的角等于B1D1与D1C所成的角因为D1B1C为正三角形,所以B1D1C.故A1B与EF所成角的大小为.答案3(2013浙江卷)设m,n是两条不同的直线,是两个不同的平面()A若m,n,则mn B若m,m ,则C若mn,
3、m,则n D若m,则m解析本题可借助特殊图形求解,画一个正方体作为模型(如图)设底面ABCD为,侧面A1ADD1为.当A1B1m,B1C1n时,显然A不正确;当B1C1m时,显然D不正确;当B1C1m时,显然B不正确故选C.答案C4对于不同的直线m,n和不同的平面,有如下四个命题:若m,mn,则n;若m,mn,则n;若,则;若m,mn,n,则.其中真命题的个数是()A1 B2 C3 D4解析本题可借助特殊图形求解画一个正方体作为模型(如图)设底面ABCD为.当A1B1m,B1C1n,显然符合的条件,但结论不成立;当A1Am,ACn,显然符合的条件,但结论不成立;与底面ABCD相邻两个面可以两两
4、垂直,但任何两个都不平行;由面面垂直的判定定理可知,是正确的只有正确,故选A.答案A5已知l,m,n是空间中的三条直线,命题p:若ml,nl,则mn;命题q:若直线l,m,n两两相交,则直线l,m,n共面,则下列命题为真命题的是()Apq BpqCp(q) D(p)q解析命题p中,m,n可能平行、还可能相交或异面,所以命题p为假命题;命题q中,当三条直线交于三个不同的点时,三条直线一定共面,当三条直线交于一点时,三条直线不一定共面,所以命题q也为假命题所以p和q都为真命题,故p(q)为真命题选C.答案C4如图,在正方体ABCDA1B1C1D1中,(1)求A1C1与B1C所成角的大小;(2)若E
5、,F分别为AB,AD的中点,求A1C1与EF所成角的大小解:(1)如图,连接AC,AB1,由ABCDA1B1C1D1是正方体,知AA1C1C为平行四边形,所以ACA1C1,从而B1C与AC所成的角就是A1C1与B1C所成的角由AB1C中,由AB1ACB1C可知B1CA60,即A1C1与B1C所成角为60.(2)如图,连接BD,由(1)知ACA1C1.AC与EF所成的角就是A1C1与EF所成的角EF是ABD的中位线,EFBD.又ACBD,ACEF,即所求角为90.EFA1C1.即A1C1与EF所成的角为90. 直线、平面平行的判定与性质考点:有关线面、面面平行的命题真假判断1、(1)(2013广
6、东卷)设m,n是两条不同的直线,是两个不同的平面,下列命题中正确的是()A若,m,n,则mn B若,m,n,则mnC若mn,m,n,则 D若m,mn,n,则(2)设m,n表示不同直线,表示不同平面,则下列结论中正确的是()A若m,mn,则nB若m,n,m,n,则C若,m,mn,则nD若,m,nm,n,则n解析(1)A中,m与n可垂直、可异面、可平行;B中m与n可平行、可异面;C中,若,仍然满足mn,m,n,故C错误;故D正确(2)A错误,n有可能在平面内;B错误,平面有可能与平面相交;C错误,n也有可能在平面内;D正确,易知m或m,若m,又nm,n,n,若m,过m作平面交平面于直线l,则ml,
7、又nm,nl,又n,l,n.答案(1)D(2)D2、(1)给出下列关于互不相同的直线l,m,n和平面,的三个命题:若l与m为异面直线,l,m,则;若,l,m,则lm;若l,m,n,l,则mn.其中真命题的个数为()A3 B2 C1 D0解析:中,当与相交时,也能存在符合题意的l,m;中,l与m也可能异面;中,l,l,mlm,同理ln,则mn,正确答案:C考点二:线面平行的判定与性质 1、如图,直三棱柱ABCABC,BAC90,ABAC,AA1,点M,N分别为AB和BC的中点(1)证明:MN平面AACC;(2)求三棱锥AMNC的体积(1)证明:连接AB,AC,如图,由已知BAC90,ABAC,三
8、棱柱ABCABC为直三棱柱,所以M为AB中点又因为N为BC的中点,所以MNAC.又MN平面AACC,AC平面AACC,因此MN平面AACC.(2)解:连接BN,如图,由题意ANBC,平面ABC平面BBCCBC,所以AN平面NBC.又ANBC1,2、如图,在四面体ABCD中,F,E,H分别是棱AB,BD,AC的中点,G为DE的中点证明:直线HG平面CEF.证明:法一:如图1,连接BH,BH与CF交于K,连接EK.F,H分别是AB,AC的中点,K是ABC的重心,.又据题设条件知,EKGH.EK平面CEF,GH平面CEF,直线HG平面CEF. 法二如图2,取CD的中点N,连接GN、HN.G为DE的中
9、点,GNCE.CE平面CEF,GN平面CEF,GN平面CEF.连接FH,ENF,E,H分别是棱AB,BD,AC的中点,FHBC,ENBC,FHEN,四边形FHNE为平行四边形,HNEF.EF平面CEF,HN平面CEF,HN平面CEF.HNGNN,平面GHN平面CEF.GH平面GHN,直线HG平面CEF.考点三面面平行的判定与性质1、(2013陕西卷)如图,四棱柱ABCDA1B1C1D1的底面ABCD是正方形,O是底面中心,A1O底面ABCD,ABAA1.(1)证明:平面A1BD平面CD1B1;(2)求三棱柱ABDA1B1D1的体积(1)证明由题设知,BB1DD1,四边形BB1D1D是平行四边形
10、,BDB1D1.又BD平面CD1B1,BD平面CD1B1.A1D1B1C1BC,四边形A1BCD1是平行四边形,A1BD1C.又A1B平面CD1B1,A1B平面CD1B1.又BDA1BB,平面A1BD平面CD1B1.(2)解A1O平面ABCD,A1O是三棱柱ABDA1B1D1的高又AOAC1,AA1,A1O1.又SABD1,2、在正方体ABCDA1B1C1D1中,M,N,P分别是C1C,B1C1,C1D1的中点,求证:平面PMN平面A1BD.证明法一如图,连接B1D1,B1C.P,N分别是D1C1,B1C1的中点,PNB1D1.又B1D1BD,PNBD.又PN平面A1BD,PN平面A1BD.同
11、理MN平面A1BD.又PNMNN,平面PMN平面A1BD.3、(2012山东卷,文)如图1,几何体EABCD是四棱锥,ABD为正三角形,CBCD,ECBD.(1)求证:BEDE;(2)若BCD120,M为线段AE的中点,求证:DM平面BEC.图1 图2 (1)如图2,取BD的中点O,连接CO,EO.由于CBCD,所以COBD,(1分)又ECBD,ECCOC,CO,EC平面EOC,所以BD平面EOC,因此BDEO,(3分)又O为BD的中点,所以BEDE.(5分)(2)法一如图3,取AB的中点N,连接DM,DN,MN,因为M是AE的中点,所以MNBE.(6分)又MN平面BEC,BE平面BEC,MN
12、平面BEC.(7分)又因为ABD为正三角形,所以BDN30,又CBCD,BCD120,因此CBD30,所以DNBC.(9分)又DN平面BEC,BC平面BEC,所以DN平面BEC.又MNDNN,故平面DMN平面BEC,(11分)又DM平面DMN,所以DM平面BEC.(12分)法二:如图4,延长AD,BC交于点F,连接EF.因为CBCD,BCD120,所以CBD30.(7分)因为ABD为正三角形,所以BAD60,ABC90,因此AFB30,所以ABAF.(9分)又ABAD,所以D为线段AF的中点(10分)连接DM,由点M是线段AE的中点,因此DMEF.(11分)又DM平面BEC,EF平面BEC,所
13、以DM平面BEC.4、(2013福建)如图,在四棱锥PABCD中,ABDC,AB6,DC3,若M为PA的中点,求证:DM平面PBC.证明法一取PB中点N,连接MN,CN.在PAB中,M是PA的中点,MNAB,且MNAB3,又CDAB,CD3,MNCD,四边形MNCD为平行四边形,DMCN.又DM平面PBC,CN平面PBC,DM平面PBC.法二取AB的中点E,连接ME,DE.在梯形ABCD中,BECD,且BECD,四边形BCDE为平行四边形,DEBC,又DE平面PBC,BC平面PBC,DE平面PBC.又在PAB中,MEPB,ME平面PBC,PB平面PBC,ME平面PBC,又DEMEE,平面DME
14、平面PBC.又DM平面DME,DM平面PBC.5(2014青岛一模)四棱锥PABCD中,底面ABCD为平行四边形,N是PB中点,过A,N,D三点的平面交PC于M.(1)求证:PD平面ANC;(2)求证:M是PC中点证明(1)连接BD,AC,设BDACO,连接NO,ABCD是平行四边形,O是BD中点,在PBD中,又N是PB中点,PDNO,又NO平面ANC,PD平面ANC,PD平面ANC.(2)底面ABCD为平行四边形,ADBC,又BC平面ADMN,AD平面ADMN,BC平面ADMN,因平面PBC平面ADMNMN,BCMN,又N是PB中点,M是PC中点6.如图,已知ABCDA1B1C1D1是棱长为
15、3的正方体,点E在AA1上,点F在CC1上,G在BB1上,且AEFC1B1G1,H是B1C1的中点(1)求证:E,B,F,D1四点共面;(2)求证:平面A1GH平面BED1F.证明(1)AEB1G1,BGA1E2,BGA1E,A1GBE.又同理,C1FB1G,四边形C1FGB1是平行四边形,FGC1B1D1A1,四边形A1GFD1是平行四边形A1GD1F,D1FEB,故E、B、F、D1四点共面(2)H是B1C1的中点,B1H.又B1G1,.又,且FCBGB1H90,B1HGCBF,B1GHCFBFBG,HGFB.又由(1)知A1GBE,且HGA1GG,FBBEB,平面A1GH平面BED1F直线
16、、平面垂直的判定与性质考点:空间垂直关系的判定1设,为不重合的平面,m,n为不重合的直线,则下列命题正确的是()A若,n,mn,则mB若m,n,mn,则nC若n,n,m,则mD若m,n,mn,则解析与,两垂直平面的交线垂直的直线m,可与平行或相交,故A错;对B,存在n情况,故B错;对D;存在情况,故D错;由n,n,可知,又m,所以m,故C正确答案C2已知平面,和直线l,m,且lm,m,l,给出下列四个结论:;l;m;.其中正确的是()A B C D解析如图,由题意,l,l,由,m,且lm,l,即正确;由l,l,由l,得,即正确;而条件不充分,不能判断答案B3关于直线l,m及平面,下列命题中正确
17、的是 ()A若l,m,则lmB若l,m,则lmC若l,l,则D若l,ml,则m答案C4设m,n是两条不同直线,是两个不同的平面,下列命题正确的是()Am,n,且,则mnBm,n,且,则mnCm,n,mn,则Dm,n,m,n,则解析A中的直线m,n也有可能异面,所以不正确B正确C中,不一定垂直,错误D中当m,n相交时,结论成立,当m,n不相交时,结论不成立所以选B.答案B5设m,n是两条不同的直线,是两个不同的平面,给出下列命题:若,m,n,则mn;若,m,n,则mn;若,m,n,则mn;若,m,n,则mn.上面命题中,所有真命题的序号为_解析只要画出两个平行平面,可以发现分别在两个平面内的直线
18、是可以异面的,即m与n可以异面,不一定平行;满足条件的两条直线m和n也可以相交或异面,不一定平行答案 考点二:直线与平面垂直的判定和性质1、如图,在四棱锥PABCD中,PA底面ABCD,ABAD,ACCD,ABC60,PAABBC,E是PC的中点证明:(1)CDAE;(2)PD平面ABE.证明(1)在四棱锥PABCD中,PA底面ABCD,CD平面ABCD,PACD.ACCD,PAACA,CD平面PAC.而AE平面PAC,CDAE.(2)由PAABBC,ABC60,可得ACPA.E是PC的中点,AEPC.由(1),知AECD,且PCCDC,AE平面PCD.而PD平面PCD,AEPD.PA底面AB
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