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转化与化归思想在证明平行关系中的应用
[典例] (2022·盐城模拟)如图,P为▱ABCD所在平面外一点,M,N分别为AB,PC的中点,平面PAD∩平面PBC=l.
(1)推断BC与l的位置关系,并证明你的结论;
(2)推断MN与平面PAD的位置关系,并证明你的结论.
[审题视角] 1.本题(1)将线面平行的判定定理和性质定理交替使用,实现了线线平行的证明;本题(2)奇异地将线面平行的证明转化为面面平行,进而由面面平行的性质,得到结论的证明.
2.利用相关的平行判定定理和性质定理实现线线、线面、面面平行关系的转化,也要留意平面几何中一些平行的推断和性质的机敏应用,如中位线、平行线分线段成比例等,这些是空间线面平行关系证明的基础.
[解析] (1)结论:BC∥l,
由于AD∥BC,BC⃘平面PAD,AD平面PAD,
所以BC∥平面PAD.
又由于BC⊂平面PBC,平面PAD∩平面PBC=l,
所以BC∥l.
(2)结论:MN∥平面PAD.
设Q为CD的中点,如图所示,连接NQ,MQ,
则NQ∥PD,MQ∥AD.
又由于NQ∩MQ=Q,
PD∩AD=D,
所以平面MNQ∥平面PAD.
又由于MN平面MNQ,
所以MN∥平面PAD.
线线平行、线面平行和面面平行是空间中三种基本平行关系,它们之间可以相互转化,其转化关系如下:
证明平行的一般思路是:欲证面面平行,可转化为证明线面平行,欲证线面平行,可转化为证明线线平行.
1.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,S是B1D1的中点,E、F、G分别是BC、DC、SC的中点,求证:
(1)直线EG∥平面BDD1B1;
(2)平面EFG∥平面BDD1B1.
证明:(1)如图,连接SB,
∵E、G分别是BC、SC的中点,
∴EG∥SB.
又∵SB平面BDD1B1,
EG平面BDD1B1,
∴直线EG∥平面BDD1B1.
(2)连接SD,
∵F、G分别是DC、SC的中点,∴FG∥SD.
又∵SD平面BDD1B1,FG平面BDD1B1,
∴FG∥平面BDD1B1,且EG平面EFG,
FG平面EFG,EG∩FG=G,
∴平面EFG∥平面BDD1B1.
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