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專題46直線與平面垂直題型一對(duì)判定定理和性質(zhì)定理的理解【例1】下列說(shuō)法正確的有________(填序號(hào)).①垂直于同一條直線的兩條直線平行;②如果一條直線與一個(gè)平面內(nèi)的一條直線不垂直,那么這條直線就一定不與這個(gè)平面垂直;③如果一條直線垂直于平面內(nèi)的兩條直線,那么這條直線與這個(gè)平面垂直;④若l與平面α不垂直,則平面α內(nèi)一定沒(méi)有直線與l垂直.【變式1-1】下面四個(gè)命題:①過(guò)一點(diǎn)和一條直線垂直的直線有且只有一條;②過(guò)一點(diǎn)和一個(gè)平面垂直的直線有且只有一條;③過(guò)一點(diǎn)和一條直線垂直的平面有且只有一個(gè);④過(guò)一點(diǎn)和一個(gè)平面垂直的平面有且只有一個(gè).其中正確的是()A.①④B.②③C.①②D.③④【變式1-2】若三條直線OA,OB,OC兩兩垂直,則直線OA垂直于()A.平面OABB.平面OACC.平面OBCD.平面ABC【變式1-3】如果一條直線垂直于一個(gè)平面內(nèi)的:①三角形的兩邊;②梯形的兩邊;③圓的兩條直徑;④正五邊形的兩邊.能保證該直線與平面垂直的是________(填序號(hào)).題型二線面垂直的判斷【例2】如果直線與平面滿足,,,,那么必有()A.且B.且C.且D.和【變式2-1】設(shè),為兩個(gè)不同的平面,,為兩條不同的直線,則下列判斷正確的是()A.若,,則B.若,,則C.若,,,則D.若,,則【變式2-2】直線a⊥直線b,a⊥平面β,則b與β的位置關(guān)系是()A.b⊥βB.b∥βC.b?βD.b?β或b∥β【變式2-3】下列命題①eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(a⊥α,b?α))?a⊥b;②eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(a⊥α,a∥b))?b⊥α;③eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(a⊥α,b∥α))?a⊥b;④eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(a⊥b,a⊥b,b?α,c?α))?a⊥α;⑤eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(a∥α,a⊥b))?b⊥α;⑥eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(a⊥α,b⊥a))?b∥α.其中正確命題的個(gè)數(shù)是()A.3B.4C.5D.6【變式2-4】如圖已知四棱錐P-ABCD中,底面ABCD為矩形,PA⊥面ABCD,則圖中共有直角三角形的個(gè)數(shù)為()A.1B.2C.3D.4題型三線面垂直的證明【方法小結(jié)】利用線面垂直的判定定理證明線面垂直的步驟:(1)在這個(gè)平面內(nèi)找兩條直線,使它和這條直線垂直;(2)確定這個(gè)平面內(nèi)的兩條直線是相交的直線;(3)根據(jù)判定定理得出結(jié)論?!纠?】在正方體中ABCD-A1B1C1D1中,P為DD1的中點(diǎn),O為底面ABCD的中心.求證:B1O⊥平面PAC.【變式3-1】如圖,在四面體A-BCD中,∠BDC=90°,AC=BD=2,E,F(xiàn)分別為AD,BC的中點(diǎn),且EF=eq\r(2).求證:BD⊥平面ACD.【變式3-2】如圖,AB為⊙O的直徑,PA垂直于⊙O所在的平面,M為圓周上任意一點(diǎn),AN⊥PM,N為垂足.(1)求證:AN⊥平面PBM.(2)若AQ⊥PB,垂足為Q,求證:NQ⊥PB.【變式3-3】如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=AC,A1在底面ABC的射影為BC的中點(diǎn),D是B1C1的中點(diǎn).證明:A1D⊥平面A1BC;【變式3-4】如圖所示,已知P是△ABC所在平面外一點(diǎn),PA、PB、PC兩兩垂直,H是△ABC的垂心.求證:PH⊥平面ABC.【變式3-5】如圖,在底面為直角梯形的四棱錐P-ABCD中,AD∥BC,∠ABC=90°,PA⊥平面ABCD,PA=3,AD=2,AB=2eq\r(3),BC=6.求證:BD⊥平面PAC.題型四線面垂直證明線線垂直【方法小結(jié)】若已知一條直線和某個(gè)平面垂直,證明這條直線和另一條直線平行,可考慮利用線面垂直的性質(zhì)定理,證明另一條直線和這個(gè)平面垂直,證明時(shí)注意利用正方形、平行四邊形及三角形中位線的有關(guān)性質(zhì);【例4】如圖,已知正方體A1C.(1)求證:A1C⊥B1D1.(2)M,N分別為B1D1與C1D上的點(diǎn),且MN⊥B1D1,MN⊥C1D,求證:MN∥A1C.【變式4-1】如圖所示,在正方體ABCD-A1B1C1D1中,M是AB上一點(diǎn),N是A1C的中點(diǎn),MN⊥平面A1DC.求證:MN∥AD1【變式4-2】如圖,正方體ABCD-A1B1C1D1中,EF與以異面直線AC,A1D都垂直相交,求證:EF//BD1.【變式4-3】如圖,在四棱錐P-ABCD中,∠ADB=90°,CB=CD,點(diǎn)E為棱PB的中點(diǎn),PB=PD.求證:PC⊥BD;題型五線面垂直證明線線平行【例5】如圖在△ABC中,∠B=90°,SA⊥平面ABC,點(diǎn)A在SB和SC上的射影分別是N、M,求證:MN⊥SC.【變式5-1】如圖,正四棱錐S-ABCD的底面是邊長(zhǎng)為a的正方形,側(cè)棱長(zhǎng)是底面邊長(zhǎng)的eq\r(2)倍,O為底面對(duì)角線的交點(diǎn),P為側(cè)棱SD上的點(diǎn).(1)求證:AC⊥SD;(2)F為SD的中點(diǎn),若SD⊥平面PAC,求證:BF∥平面PAC.【變式5-2】如圖所示,P是四邊形ABCD所在平面外的一點(diǎn),四邊形ABCD是邊長(zhǎng)為a的菱形,且∠DAB=60°.側(cè)面PAD為正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD.(1)若G為AD的中點(diǎn),求證:BG⊥平面PAD;(2)求證:AD⊥PB.【變式5-3】如圖所示,四邊形ABCD為正方形,SA⊥平面ABCD,過(guò)A且垂直于SC的平面分別交SB、SC、SD于E、F、G.求證:AE⊥SB.【變式5-4】如圖,
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