面面垂直推不出线线垂直,但线面垂直则线线垂直,即一直线垂直某平面,则该线垂直此平面内任一直线;该线所在任何平面也垂直于此平面。在不同平面的三角形和正方形互相垂直,并不需要该三角形的任一条边与该正方形垂直为先决条件。
判定定理
一个平面过另一平面的垂线,则这两个平面相互垂直。
几何描述:若a⊥β,aα,则α⊥β
证明:任意两个平面关系为相交或平行,设a⊥β,垂足为P,那么P∈β
∵aα,P∈a
∴P∈α
即α和β有公共点P,因此α与β相交。
设α∩β=b,∵P是α和β的公共点
∴P∈b
过P在β内作c⊥b
∵bβ,a⊥β
∴a⊥b,垂足为P
又c⊥b,垂足为P
∴∠aPc是二面角α-b-β的平面角
∵cβ
∴a⊥c,即∠aPc=90°
根据面面垂直的定义,α⊥β
推论1
如果一个平面的垂线平行于另一个平面,那么这两个平面互相垂直。
已知α⊥a,a∥β,求证α⊥β
证明:过a任意作一个平面γ与β相交,设交线为c
∵a∥β
∴a∥c(线面平行的性质定理)
∵a⊥α
∴c⊥α(线面垂直的性质定理)
∵cβ
∴β⊥α(定理1)
推论2
如果两个平面的垂线互相垂直,那么这两个平面互相垂直。(可理解为法向量垂直的平面互相垂直)
证明:设有a⊥α,b⊥β,且a⊥b
则根据线面平行的判定定理,有a∥β
∵a⊥α
∴α⊥β(推论1)
这些定理和推论都是向量法解题的基础,例如向量法解得一个平面的法向量与另一个平面平行,那么这两个平面就垂直。
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