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【真才实学】立体几何共线、共面题型归纳------看完的确有种“so easy”的感觉!!!

高中数学王晖 高中数学王晖 2022-07-17

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距高考还有199天



  共线专题  

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结合两个平面的交线证共线例题:已知空间四边形ABCD,其中E是 AD的中点,H是CD上的点,且DH:HC=2:1,EH的延长线交面ABC与点O,求证:A,O,C点共线

证明:根据题意可得:面ADC∩面ACB=AC又EH⊆面ADC又O∈EH则O∈面ADC又O∈面ABC∴点O为面ADC与ABC的公共点,即O点在面ADC与ABC的交线上∴A,O,C点共线

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平面向量共线基本定理例题:设E,F,G,H分别为正方体ABCD-A1B1C1D1的棱C1D1,A1D1,CC1,AB的中点,且M是FG的中点,求证:E,M,H三点共线

证明:以D为坐标原点,以DA所在直线为x轴,DC所在直线为y轴,DD1所在直线为z轴,建立空间直角坐标系如下:

设正方体的边长为4,则可得:E(0,2,4),F(2,0,4),G(0,4,2),H(4,2,0)∵M是FG的中点,可知:M(1,2,3)


  共面专题  

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经过两条平行的直线,有且只有一个平面例题:已知空间四边形ABCD,其中E,F分别为AB,AD的中点,G,H分别是BC,CD上的点,且CG:CB=1:3,CH:CD=1:3,求证:E,F,G,H四点共面

证明:根据题意,连接EF,HG,如下图所示:

∵E,F分别是AD和AB的中点,根据三角形的中位线可知:EF∥BD又CG:CB=1:3,CH:CD=1:3,可得:△CHG∽△CDB则有:HG∥BD∴HG∥EF∴E,F,G,H四点共面

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过两条相交的直线有且只有一个平面例题:设P,Q,R,S,M,N分别为正方体ABCD-A1B1C1D1的棱AB,BC,CC1,C1D1,A1D1,A1A的中点,求证:P,Q,R,S,M,N共面。

证明:连接A1B,MQ,NR,如下图:

∵ P,N分别为AB,A1A的中点,∴A1B∥PN又M,Q分别是A1D1和BC的中点,且有A1D1∥BC∴四边形A1BQM是平行四边形∴A1B∥MQ∴PN∥MQ∵经过两条平行的直线,有且只有一个平面即可得,PN,MQ确定一个平面ɑ同理可得:PQ∥NR∴PQ,NR确定一个平面β又已知过两条相交的直线PN,PQ有且只有一个平面∴ɑ和β重合即可得:P,Q,R,S,M,N共面

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经过直线外一点有且只有一个平面例题:已知:A1,B1,C1和A2,B2,C2分别是两条异面直线L1和L2上的任意三点,M,N,R,T分别是A1A2,B1A2,B1B2,C1C2的中点,求证:M,N,R,T四点共面。

证明:根据三角形的中位线可知:MN∥L1,NR∥L2

又L1与L2为异面直线,且MN与NR相交于点N

∵过两条相交的直线有且只有一个平面

则M,N,R三点可以确认一个平面β

连接B1C2,且中点S,连接RS,ST,如下图所示:

根据上图可知:RS∥L2,又已知RN∥L2,且RS∩RN=R∴R,S,N三点共线又M不在R,S,N所在的直线根据经过直线外一点有且只有一个平面可知:M,N,R,T四点共面

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共面向量定理例题:如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为4,点E在AA1上,点F在CC1上,且AE=FC1=1,求证:E,B,F,D1四点共面。

证明:
以D为坐标原点,以DC所在直线为x轴,DA所在直线为y轴,DD1所在直线为z轴,建立空间直角坐标系如下:

F(4,0,3),B(4,4,0),E(0,4,1),D1(0,0,4),D(0,0,0)

根据共面向量定理可知:当λ+μ+ϒ=1时,E,B,F,D1四点共面。

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