本题导读
本题考查空间线面平行、线面垂直、面面垂直的转化定理,以及正四面体的对称性。
📌【题干】
Question
(2005年北京卷(理)) 6. 在正四面体 中, 分别是 的中点,下面四个结论中不成立的是 ()
A. 平面 B. 平面
C. 平面 平面 D. 平面 平面
🔍【思路分析】
破题导航
- 验证 A 选项:利用三角形中位线定理证明 ,再由线面平行的判定定理判断 平面 。
- 验证 B、D 选项:利用正三角形三线合一性质,证明 平面 。再利用 可得 平面 (B正确),且由面面垂直判定定理可得平面 平面 (D正确)。
- 验证 C 选项:由排除法可知 C 选项不成立。
✅【答案】
Success
C
✍【详细解析】
Abstract
解:
验证 (A) 选项:成立 在底面正 中,因为 分别是 的中点,根据三角形中位线定理得: 又因为 平面 ,且 平面 ,根据线面平行的判定定理: 故 (A) 结论成立。
验证 (B) 与 (D) 选项:成立 在正四面体 中,底面 与侧面 均为全等的正三角形,且 是 的中点。 根据正三角形三线合一的几何性质,有: 因为 ,且 平面 ,根据线面垂直的判定定理:
对于 (B):由第一步已知 ,根据两条平行线中的一条垂直于平面,则另一条也垂直于该平面的性质,可得 平面 。结论成立。
对于 (D):因为 平面 ,且 平面 ,根据面面垂直的判定定理(若一个平面包含另一个平面的垂线,则两平面垂直),可得平面 平面 。结论成立。
验证 (C) 选项:不成立 由于正四面体各个面性质完全对称,平面 平面 已成立,且 是平面 与底面的交线,高线投影落在 上。而平面 与平面 相互垂直,其与底面的二面角并不为 。 由排除法可知, (C) 结论不成立。
综合上述, (C) 选项符合题意。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:空间线面平行、线面垂直、面面垂直的转化定理,正四面体的对称性。 核心方法:线线平行 线面平行,线线垂直 线面垂直 面面垂直的链式推导法。
避坑指南:
- 切勿混淆中位线面与轴对角面的垂直特征。在正四面体中,过顶点的中线截面(如平面 )垂直于其对应底边及底面;而由底面中位线与顶点构成的面(如平面 )与底面是倾斜的,其二面角的余弦值等于 ,并不垂直。
📖【试题探源与推广】
Tip
变式练习:将几何体的边长或位置关系改变,用几何法或建系法重新求解空间角、距离与体积。
🔗【关联脉络】
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