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直线与平面垂直;平面与平面垂直;线面成角、面面成角

2012-12-25

  直线与平面垂直;平面与平面垂直;线面成角、面面成角

  二. 本周教学重、难点:

  1. 掌握直线和平面垂直的判定定理和性质定理,了解三垂线定理及其逆定理,掌握两个平面垂直的判定定理和性质定理。

  2. 掌握直线与平面、平面与平面所成角的概念和作法,并会计算所求角的大小。

  【典型例题】

  [例1] 如图所示,在棱长为的正方体中,E、F分别是棱AB和BC的中点,EF与BD交于点G。

 

  (1)求二面角的大小;

 

  (2)M为棱上的一点,当的值为多少时,能使平面EFB1?请给出证明。

 

  

 解:(1)在底面AC中 ∵ AC⊥BD,EF//AC

  ∴ BG⊥EF,连结B1G 又 ∵ B1B⊥底面AC ∴ B1G⊥EF

  是二面角的平面角

 

  

 

  ∴ 二面角的正切值为

 

  ∴ 二面角的大小为

 

  (2)当时能使平面EFB1

 

  证明如下:面AB1,知D1M在面AB1的射影是A1M

 

  ∵

 

  而

 

  ∴ ,因此

同理,

 

  ∴ 平面EFB1

 

  [例2] 如图所示,已知PA⊥矩形ABCD所在的平面,M、N分别是AB、PC的中点,。求证:MN⊥CD,MN⊥平面PCD。

 

  

  证明:连结AC、BD交于O,连结OM、ON、PM、MC

  则NO//PA,又PA⊥平面ABCD

  ∴ NO⊥平面ABCD ∴ NO⊥CD,又MO⊥CD

  ∴ CD⊥平面MON ∴ CD⊥MN

  在中,∴ PA=AD

 

  又 ∵ AM=BM,PA⊥AM,BC⊥BM ∴

 

  ∴ PM=MC ∵ N为PC的中点 ∴ MN⊥PC

  又 ∴ MN⊥平面PCD

 [例3] 如图所示,在平行四边形ABCD中,已知AB=CD=,AD=BC=,将其沿对角线BD折成直二面角。

 

  (1)证明AB⊥平面BCD;

  (2)证明平面ACD⊥平面ABD;

  (3)求二面角的大小。

 

  

 解析:(1)证明:在中,由余弦定理,得

  

  ∴

  ∴

  又 ∵ 二面角为直二面角,平面ABD,DB=平面平面BDC

  ∴ AB⊥平面BDC

  (2)证明:∵ 四边形ABCD是平行四边形,

  ∴ DC⊥BD ∵ AB⊥平面BDC,AB平面ABD

  ∴ 平面ABD⊥平面BDC

  又 ∵ BD=平面平面BDC,DC平面BDC,DC⊥平面ABD

  又 ∵ DC平面ADC ∴ 平面ADC⊥平面ABD

  (3)作BQ⊥CE于Q,由平面几何知识,得

 

  连结AQ,由三垂线定理,AQ⊥CE ∴ 是二面角的平面角

 

  在中,

 

  ∴ 即二面角的大小为

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