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【例1】如图所示,在正方体ABCD1B1C1D1中,M、N分别是C1C、A的中点.求证:MN∥平面A1BD审题视点直接用线面平行定理不易证明,考虑用向量方法证明.证明
B1C1
法一如图所示,以D为原点,DA、DC、DD1所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立
空间直角坐标系,设正方体的棱长为1,
11则M0,1,2,N2,1,1,D000,A1101,B110,1→1于是MN=2,0,2,设平面A1BD的法向量是
=x,y,z.x+z=0,→则
→1=0,且
=0,得DADBx+y=0取x=1,得y=-1,z=-1∴
=1,-1,-1.1→
=1又MN2,0,21,-1,-1=0,→∴MN⊥
,又MN平面A1BD,∴MN∥平面A1BD法二→→→1→1→MN=C1N-C1M=2C1B1-2C1C
1→1→→=2D1A1-D1D=2DA1,→→∴MN∥DA1,又∵MN与DA1不共线,∴MN∥DA1,又∵MN平面A1BD,A1D平面A1BD,∴MN∥平面A1BD证明直线与平面平行,只须证明直线的方向向量与平面的法向量的数量积为零,或
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证直线的方向向量与平面内的不共线的两个向量共面,然后说明直线在平面外即可.这样就把几何的证明问题转化为了数量的计算问题.
【训练1】如图所示,平面PAD⊥平面ABCD,ABCD为正方形,△PAD是直角三角形,且PA=AD=2,E、F、G分别是线段PA、PD、CD的中点.求证:PB∥平面EFG证明∵平面PAD⊥平面ABCD且ABCD为正方形,
∴AB、AD两两垂直,A为坐标原点,AP、以建立如图所示的空间直角坐标系A则A000、xyz,B200、C220、D020、P002、E001、F011、G120.→→→∴PB=20,-2,FE=0,-10,FG=11,-1,→→→设PB=sFE+tFG,即20,-2=s0,-10+t11,-1,
t=2,∴t-s=0,-t=-2,
解得s=t=2
→→→∴PB=2FE+2FG,→→→→→又∵FE与FG不共线,∴PB、FE与FG共面.∵PB平面EFG,∴PB∥平面EFG考向二利用空间向量证明垂直问题
【例2】如图所示,在棱长为1的正方体OABC1A1B1C1中,E,F分别是棱AB,BC上的O动点,且AE=BF=x,其中0≤x≤1,以O为原点建立空间直角坐标系Oxyz1求证A1F⊥C1E;2若A1,E,F,C1四点共面→1C→求证:A1F=2A→1+A1E1审题视点本题已建好空间直角坐标系,故可用向量法求解,要注意找准点的坐标.
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证明
1由已知条件
A1101,F1-x10,C1011,E1,x0,→→A1F=-x1,-1,C1E=1,x-1,-1,→C→则A1F1E=-x+r
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