判断平面与平面垂直,核心依据是面面垂直的判定定理,也就是如果一个平面经过另一个平面的一条垂线,那么这两个平面互相垂直,除此之外还可以使用定义法,证明两个平面所成的二面角是直二面角,也就是二面角大小等于 90 度,这是高中立体几何高频考点,很多同学容易混淆线面垂直和面面垂直的逻辑,做题的时候找不到那条关键垂线,或者二面角找错棱,导致证明步骤扣分,只要理清判定逻辑,学会在图形里面挖掘线面垂直条件,不管是证明题还是选择题,都可以快速完成判断。
一 核心判定方法总览
| 方法 | 核心内容 | 适用题型 |
|---|---|---|
| 判定定理法 | 一个平面包含另一个平面的垂线,则两平面垂直 | 绝大多数立体几何证明题 |
| 定义法 | 证明两个平面形成的二面角为直二面角 90 度 | 可以清晰找到二面角棱与平面角的题目 |
| 性质推论 | 两个平行平面中的一个垂直第三个平面,另一个也垂直第三个平面 | 选择填空快速判断 |
二 面面垂直判定定理深度解析
定理原文,一个平面过另一个平面的一条垂线,则这两个平面互相垂直
通俗理解,只要在平面 α 里面,能找到一条直线 l,这条直线 l 垂直平面 β,那么平面 α 和平面 β 就是互相垂直。
证明逻辑链条,先证线面垂直,再推出面面垂直,这是最常用思路,做题关键就是寻找或者证明这条垂线,线面垂直一般依靠线线垂直,也就是直线垂直平面内两条相交直线。
三 定义法判断原理
两个平面相交,交线叫做棱,在棱上取一点,分别在两个平面内部做垂直于棱的射线,两条射线形成的角就是二面角的平面角,如果这个平面角等于 90 度,就是直二面角,此时平面与平面垂直。
这个方法的难点,就是准确作出二面角的平面角,需要严格满足两条射线都垂直公共棱,任意一条不垂直棱,角度就不是二面角平面角,不能用来判断平面与平面垂直。
四 标准证明解题步骤
1 确定目标两个平面,记为平面 α 和平面 β
2 在平面 α 内部寻找直线 l
3 证明直线 l 垂直平面 β,证明的时候要写出,直线 l 垂直平面 β 里面两条相交直线
4 因为直线 l 在平面 α 内,根据面面垂直判定定理,得出平面 α 垂直平面 β
五 典型例题演示
例题,已知正方体 ABCD A1B1C1D1,证明平面 ACC1A1 垂直平面 BDD1B1
第一步,正方体里面,底面 ABCD 是正方形,对角线 AC 垂直 BD
第二步,AA1 垂直底面 ABCD,所以 AA1 垂直 BD
第三步,AC 和 AA1 是平面 ACC1A1 里面两条相交直线,BD 垂直这两条相交直线,所以 BD 垂直平面 ACC1A1
第四步,BD 属于平面 BDD1B1,也就是平面 BDD1B1 经过平面 ACC1A1 的垂线 BD,所以平面 ACC1A1 垂直平面 BDD1B1
六 易错点整理
1 错误理解,只要两个平面有一条直线垂直,就判定面面垂直,正确要求是直线必须完整垂直整个平面,不是只垂直平面内一条直线
2 忽略相交条件,证明线面垂直的时候,两条直线必须是相交直线,如果是平行直线,不能推出线面垂直,也就不能判断平面与平面垂直
3 二面角作图错误,两条垂线没有交于棱上同一点,这种角不属于二面角平面角,不能作为判断依据
4 混淆面面垂直性质定理和判定定理,判定是线面垂直推出面面垂直,性质是已知面面垂直推出线面垂直,方向不能颠倒
七 拓展补充
如果已经知道两个平面垂直,后续解题可以使用面面垂直性质定理,在一个平面内做交线的垂线,这条垂线就垂直另一个平面,这个性质经常和判定定理搭配综合出题,也就是先利用性质得到线面垂直,再去判断另外一组平面与平面垂直。
整体来看,如何判断平面与平面垂直,优先选择判定定理法,核心思路就是把面面垂直转化成线面垂直,再继续转化成线线垂直,定义法作为备选方案,掌握转化思想,立体几何证明题的思路就会清晰很多。
【常见问题】
问题 1 如何判断平面与平面垂直,判定定理和定义法哪个更好用
回答 1 如何判断平面与平面垂直,大部分证明题优先使用判定定理,不需要构造二面角,操作更简便,只有图形里面二面角很容易找到的时候,才选择定义法判断平面与平面垂直。
问题 2 如何判断平面与平面垂直,证明线面垂直为什么一定要两条相交直线
回答 2 如何判断平面与平面垂直,线面垂直的要求是直线垂直平面内所有直线,只垂直一条直线无法保证,必须垂直平面内两条相交直线,满足这个条件之后,才能继续推导判断平面与平面垂直。
问题 3 如何判断平面与平面垂直,面面垂直性质定理可以反过来当判定吗
回答 3 如何判断平面与平面垂直,性质定理是已知面面垂直推出线面垂直,不能反向直接当作判定定理,判断平面与平面垂直还是要回到判定定理或者直二面角定义。
问题 4 如何判断平面与平面垂直,两个平面垂直是不是所有交线都互相垂直
回答 4 如何判断平面与平面垂直,并不是平面内所有直线都垂直另一个平面,只有在一个平面内垂直公共交线的直线,才会垂直另一个平面,其他倾斜直线不满足垂直关系。
【免责申明】
本文平面与平面垂直相关内容属于高中立体几何教学参考,定理适用范围为欧氏立体几何,做题时请结合原题图形和已知条件,证明书写规范以教材评分标准为准。


