于确定平面问题,在应用公理2及其三个推论时一定要注意它们成立的前提条件.
1.证明点共线问题,就是证明三个或三个以上的点在同一条直线上,主要依据是公理3.常用方法有: ①首先找出两个平面,然后证明这些点都是这两个平面的公共点,根据公理3知这些点都在这两个平面的交线上;
②选择其中两点确定一条直线,然后证明其他点也在这条直线上.
2.证明三线共点问题,一般先证明待证的三条直线中的两条相交于一点,再证明第三条直线也过该点.常结合公理3,证明该点在不重合的两个平面内,故该点在它们的交线(第三条直线)上,从而证明三线共点.
3.证明点或线共面问题,主要有两种方法:
①首先由所给条件中的部分线(或点)确定一个平面,然后再证其余的线(或点)在这个平面内; ②将所有条件分为两部分,然后分别确定平面,再证两平面重合.
6.如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别为D1C1,C1B1的中点,AC∩BD=P,A1C1∩EF=Q.
求证:(1)D,B,F,E四点共面;
(2)若A1C交平面DBFE于R点,则P,Q,R三点共线.
【解析】(1)如图,连接B1D1.
∵EF是△D1B1C1的中位线,∴EF∥B1D1. 在正方体AC1中,B1D1∥BD,∴EF∥BD.
∴EF、BD确定一个平面,即D,B,F,E四点共面.
(2)正方体AC1中,设平面A1ACC1确定的平面为α,又设平面BDEF为β. ∵Q?A1C1,∴Q?α.又Q?EF,∴Q?β.
则Q是α与β的公共点,同理P是α与β的公共点, ∴α∩β=PQ.
又A1C∩β=R,∴R?A1C. ∴R?α,且R?β,则R?PQ. 故P,Q,R三点共线.
易错点7 忽略空间角的范围或不能正确找出空间角致误
如图,已知空间四边形ABCD中,AD=BC,M,N分别为AB,CD的中点,且直线BC与MN所成
的角为30°,则BC与AD所成的角为 .
【错解】120°
如图,连接BD,并取中点E,连接EN,EM,则EN∥BC,ME∥AD,故?ENM为BC与MN所成的角,∠MEN为BC与AD所成的角,∴∠ENM=30°.又由AD=BC,知ME=EN,∴∠EMN=∠ENM=30°, ∴?MEN?180??30??30??120?,即BC与AD所成的角为120°.
【错因分析】在未判断出∠MEN是锐角或直角还是钝角之前,不能断定它就是两异面直线所成的角,因为异面直线所成的角α的取值范围是0???90,如果∠MEN为钝角,那么它的补角才是异面直线
oo所成的角.
【试题解析】以上同错解,求得∠MEN=120°,即BC与AD所成的角为60°. 【参考答案】60°
求异面直线所成的角的时候,要注意异面直线所成的角α的取值范围是0o???90o.
1.求异面直线所成的角的常见策略: (1)求异面直线所成的角常用平移法.
平移法有三种类型,利用图中已有的平行线平移,利用特殊点(线段的端点或中点)作平行线平移,利用补形平移.
(2)求异面直线所成角的步骤
①一作:即根据定义作平行线,作出异面直线所成的角; ②二证:即证明作出的角是异面直线所成的角; ③三求:解三角形,求出作出的角.
如果求出的角是锐角或直角,则它就是要求的角;如果求出的角是钝角,则它的补角才是要求的角. (3)判定空间两条直线是异面直线的方法
①判定定理:平面外一点A与平面内一点B的连线和平面内不经过点B的直线是异面直线. ②反证法:证明两线不可能平行、相交或证明两线不可能共面,从而可得两线异面. 2.求直线与平面所成的角的方法: (1)求直线和平面所成角的步骤 ①寻找过斜线上一点与平面垂直的直线;
②连接垂足和斜足得到斜线在平面上的射影,斜线与其射影所成的锐角或直角即为所求的角; ③把该角归结在某个三角形中,通过解三角形,求出该角. (2)求线面角的技巧
在上述步骤中,其中作角是关键,而确定斜线在平面内的射影是作角的关键,几何图形的特征是找射影的依据,射影一般都是一些特殊的点,比如中心、垂心、重心等. 3.求二面角大小的步骤:
简称为“一作二证三求”.
作平面角时,一定要注意顶点的选择.
7.如图,在长方体ABCD?A1B1C1D1中,若AB?BC?1,BB1?2,则异面直线A1B和AD1所成角的余弦值为
A.10 102 2 B.
3 54 5
C. D.
【答案】D
【解析】连接D1C,由题得A1D1//BC ,故四边形A1BCD1是平行四边形,A1B//D1C,则?AD1C的余弦值即为所求,由AB?BC?1,BB1?2可得AD1?DC?5,AC?1故有(2)2?(5)2?(5)2?2?5?5cos?ADC,解得cos?AD1C?1故选D.
【名师点睛】本题考查异面直线的夹角的余弦值和余弦定理,常见的方法是平移直线,让两条直线在同一平面中,再求夹角的余弦值.
2,
4, 5