本题导读

本题考查空间中直线与平面平行、平面与平面垂直的证明。第一问利用三角形中位线性质证明线面平行;第二问通过计算线段长度,利用勾股定理逆定理证明线线垂直,进而转化为线面垂直与面面垂直。

📌【题干】

Question

(2014年江苏卷) 如图,在三棱锥 中, 分别为棱 的中点,已知 ,.求证:

(1) 直线 平面 ;

(2) 平面 平面 .

🔍【思路分析】

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  1. 第一问证平行:在 中,利用 是中点构造中位线 ,得到 ,从而利用线面平行的判定定理得证。
  2. 第二问证垂直:
    • 长度计算:利用中位线定理求出 和 的长度。
    • 线线垂直:在 中,利用 的长度满足勾股定理逆定理,证明 。
    • 线面垂直:结合 及 得到 ,进而证明 平面 。
    • 面面垂直:由线面垂直推导出包含该直线的平面与底面垂直。

✅【答案】

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所以 直线 平面 。;所以 平面 平面

✍【详细解析】

Abstract

证明: (1) 因为 分别为 的中点, 所以在 中, 是中位线, 则 。 又因为 平面 , 平面 , 所以 直线 平面 。

(2) 因为 分别为 的中点, 所以 。 因为 分别为 的中点, 所以 是 的中位线,则 。 已知 , 在 中,, 根据勾股定理逆定理,,即 。 又因为 ,, 所以 。 因为 , 平面 , 所以 平面 。 又因为 平面 , 所以 平面 平面 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:线面平行、线面垂直及面面垂直的判定定理。

  2. 核心方法:通过“中位线”将空间中分散的边长关系集中到同一个三角形中进行度量计算。

  3. 避坑指南:证明面面垂直时,必须先证线面垂直。在证明 平面 时,务必指出 与 是平面内两条相交的直线。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 直角三角形判定、空间距离计算。

  2. 结论推广: 在三棱锥中,若两侧棱中点的连线垂直于底面,则该侧面与底面垂直。

  3. 方法推广: 坐标法。若三棱锥底面为直角三角形或 PA 垂直于底面,可建立空间直角坐标系通过向量法证明。

🔗【关联脉络】

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