面面垂直的判定定理和一般性质

文/占有欲

一、面面垂直的判定定理和一般性质

1、二面角

(1)半平面:平面内的一条直线把平面分成两部分,每一部分都叫做半平面。

(2)二面角:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角。这条直线叫做二面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面。

(3)二面角的表示方法

①棱为$AB$,面分别为$α$,$β$的二面角记作二面角$α—AB—β$。

②棱为$l$,面分别为$α$,$β$的二面角记作二面角$α—l—β$。

③棱为$AB$,若在$α$,$β$面内分别取不在棱上的点$P$,$Q$,这个二面角可记作二面角$P—AB—Q$。

(4)二面角的平面角

在二面角$α—l—β$的棱$l$上任取一点$O$,以点$O$为垂足,在半平面$α$和$β$内分别作垂直于棱$l$的射线$OA$和$OB$,则射线$OA$和$OB$构成的∠$AOB$叫做二面角的平面角。

二面角的大小可以用它的平面角来度量,二面角的平面角是多少度,就说这个二面角是多少度。平面角是直角的二面角叫做直二面角。

二面角的平面角的取值范围为$[0°,180°]$。

2、平面与平面垂直

定义:一般地,两个平面相交,如果它们所成的二面角是直二面角,就说这两个平面互相垂直,记作$α⊥β$。

判定定理:一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直。

性质定理:两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直。

平面与平面垂直的一般性质和结论

(1)如果两个平面互相垂直,那么与其中一个平面平行的平面垂直于另一个平面。

(2)如果两个平面互相垂直,那么其中一个平面的垂线平行于另一个平面或在另一个平面内。

(3)如果两个相交平面都垂直于第三个平面,那么它们的交线垂直于第三个平面。

(4)三个两两垂直的平面的交线也两两垂直。

二、面面垂直的判定定理的相关例题

在正四面体$P-ABC$中,$D$、$E$、$F$分别是$AB$、$BC$、$CA$的中点,下面四个结论中不成立的是___

A.$BC$ $∥$ 平面$PDF$

B.$DF⊥$ 平面$PAE$

C.平面$PDF⊥$ 平面$ABC$

D.平面$PAE⊥$ 平面$ABC$

答案:C

解析:对于A选项,∵$D$、$F$分别为$AB$、$AC$的中点,∴$BC∥DF$,∵$BC\not\subset$平面$PDF$,$DF\subset$平面$PDF$,∴$BC$ $∥$ 平面$PDF$,A选项正确;对于B选项,∵$△ABC$是等边三角形,$E$为$BC$的中点,∴$AE⊥BC$,同理$PE⊥BC$,∵$AE∩PE=E$,∴$BC⊥$平面$PAE$,∵$DF∥BC$,∴$DF⊥$平面$PAE$ , B选项正确;对于C选项,设$DF∩AE=G$ ,连接$PG$,假设平面$PDF⊥$ 平面$ABC$成立,∵$D$、$F$分别为$AB$、$AC$的中点,∴$DF∥BC$,且$DF∩AE=G$,则$G$为$AE$的中点,由B选项知,$DF⊥$平面$PAE$ ,∵$PG\subset$平面$PAE$,$PG⊥DF$,若平面$PDF⊥$ 平面$ABC$,由于平面$PDF∩$ 平面$ABC=DF$,$PG\subset$平面$PDF$,∴$PG⊥$ 平面$ABC$,过点$P$作$PO⊥$平面$ABC$,重足为点$O$,则$O$为等边$△ABC$的中心,则$AO=\frac{2}{3}AE≠AG$,矛盾,所以,平面$PDF⊥$ 平面$ABC$不成立,C选项错误;对于D选项,由B选项知,$BC⊥$平面$PAE$,∵$BC\subset$平面$ABC$,∴平面$PAE⊥$平面$ABC$,D选项正确。故选C。

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