8.5.1 直线与直线平行

一、刷基础

1.(多选)下列说法中,正确的结论有(      )(多选)

A.如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等

B.如果两条相交直线和另两条相交直线分别平行,那么这两组直线所成的锐角(或直角)相等

C.如果一个角的两边和另一个角的两边分别垂直,那么这两个角相等或互补

D.如果两条直线同时平行于第三条直线,那么这两条直线互相平行

答案:BD
解析:

对于选项 $ \mathrm{A} $ ,如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补,故 $ \mathrm{A} $ 错误;对于选项 $ \mathrm{B} $ ,如果两条相交直线和另两条相交直线分别平行,那么这两组直线所成的锐角(或直角)相等,故 $ \mathrm{B} $ 正确;对于选项 $ \mathrm{C} $ ,如果一个角的两边和另一个角的两边分别垂直,这两个角的大小关系不确定,既可能相等也可能互补,也可能既不相等,也不互补,如图,在正方体 $ ABCD-{A}_{1}{B}_{1}{C}_{1}{D}_{1} $ 中, $ \mathrm{\angle }{A}_{1}{D}_{1}{C}_{1} $ 与 $ \mathrm{\angle }{A}_{1}B{C}_{1} $ 满足 $ {A}_{1}{D}_{1}\perp {A}_{1}B $ , $ {C}_{1}{D}_{1}\perp {C}_{1}B $ ,但是 $ \mathrm{\angle }{A}_{1}{D}_{1}{C}_{1}=\dfrac{\mathrm{\pi }}{2} $ , $ \mathrm{\angle }{A}_{1}B{C}_{1}=\dfrac{\mathrm{\pi }}{3} $ ,二者既不相等也不互补,故 $ \mathrm{C} $ 错误;

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对于选项 $ \mathrm{D} $ ,如果两条直线同时平行于第三条直线,那么这两条直线平行,故 $ \mathrm{D} $ 正确.故选 $ \mathrm{B}\mathrm{D} $ .


2.若 $ \mathrm{\angle }AOB=\mathrm{\angle }{A}_{1}{O}_{1}{B}_{1} $ ,且 $ OA//{O}_{1}{A}_{1} $ ,射线 $ OA $ 与射线 $ {O}_{1}{A}_{1} $ 的方向相同,则下列结论正确的是(      )

A. $ OB//{O}_{1}{B}_{1} $ 且射线 $ OB $ 与射线 $ {O}_{1}{B}_{1} $ 的方向相同

B. $ OB//{O}_{1}{B}_{1} $ 且射线 $ OB $ 与射线 $ {O}_{1}{B}_{1} $ 的方向可能不同

C. $ OB $ 与 $ {O}_{1}{B}_{1} $ 不平行

D. $ OB $ 与 $ {O}_{1}{B}_{1} $ 不一定平行

答案:D
解析:

如图①所示,满足 $ \mathrm{\angle }AOB=\mathrm{\angle }{A}_{1}{O}_{1}{B}_{1} $ , $ OA//{O}_{1}{A}_{1} $ ,射线 $ OA $ 与射线 $ {O}_{1}{A}_{1} $ 的方向相同,但 $ OB $ 与 $ {O}_{1}{B}_{1} $ 不平行;

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图①

如图②所示,满足 $ \mathrm{\angle }AOB=\mathrm{\angle }{A}_{1}{O}_{1}{B}_{1} $ , $ OA//{O}_{1}{A}_{1} $ ,射线 $ OA $ 与射线 $ {O}_{1}{A}_{1} $ 的方向相同,

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图②

此时 $ OB//{O}_{1}{B}_{1} $ 且射线 $ OB $ 与射线 $ {O}_{1}{B}_{1} $ 的方向相同.故 $ OB $ 与 $ {O}_{1}{B}_{1} $ 不一定平行,故 $ \mathrm{D} $ 正确.

故选 $ \mathrm{D} $ .


3.角 $ \alpha $ 与角 $ \beta $ 的两边分别平行,当角 $ \alpha ={40}^{\circ } $ 时,角 $ \beta = $                   .

答案:

$ {40}^{\circ } $ 或 $ {140}^{\circ } $

解析:

因为角 $ \alpha $ 与角 $ \beta $ 的两边分别平行,所以角 $ \alpha $ 与角 $ \beta $ 相等或互补.又 $ \alpha ={40}^{\circ } $ ,所以 $ \beta ={40}^{\circ } $ 或 $ \beta ={140}^{\circ } $ .


4.已知棱长为 $ a $ 的正方体 $ ABCD-{A}_{1}{B}_{1}{C}_{1}{D}_{1} $ 中, $ M $ , $ N $ 分别是棱 $ CD $ , $ AD $ 的中点.

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求证:

(1) 四边形 $ MN{A}_{1}{C}_{1} $ 是梯形;

(2) $ \mathrm{\angle }DNM=\mathrm{\angle }{D}_{1}{A}_{1}{C}_{1} $ .

答案:

(1) 【证明】连接 $ AC $ ,如图所示.

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因为 $ M $ , $ N $ 分别是棱 $ CD $ , $ AD $ 的中点,所以 $ MN//AC $ , $ MN=\dfrac{1}{2}AC $ .

因为 $ A{A}_{1}//C{C}_{1} $ ,且 $ A{A}_{1}=C{C}_{1} $ ,所以四边形 $ A{A}_{1}{C}_{1}C $ 为平行四边形,

所以 $ AC//{A}_{1}{C}_{1} $ ,且 $ AC={A}_{1}{C}_{1} $ ,

所以 $ MN//{A}_{1}{C}_{1} $ ,且 $ MN=\dfrac{1}{2}{A}_{1}{C}_{1} $ ,

所以四边形 $ MN{A}_{1}{C}_{1} $ 是梯形.

(2) 由(1)知 $ NM//{A}_{1}{C}_{1} $ ,又根据正方体的性质可知, $ ND//{A}_{1}{D}_{1} $ ,且 $ \mathrm{\angle }DNM $ 与 $ \mathrm{\angle }{D}_{1}{A}_{1}{C}_{1} $ 的方向相同,

所以根据等角定理可得 $ \mathrm{\angle }DNM=\mathrm{\angle }{D}_{1}{A}_{1}{C}_{1} $ .

解析:

5.在空间四边形 $ ABCD $ 中, $ AC=BD $ ,设 $ E $ , $ F $ , $ G $ , $ H $ 分别是 $ AB $ , $ BC $ , $ CD $ , $ DA $ 的中点,则四边形 $ EFGH $ 是(      )

A.正方形

B.长方形

C.梯形

D.菱形

答案:D
解析:

由点 $ E $ , $ F $ 分别是 $ AB $ , $ BC $ 的中点,得 $ EF//AC $ ,且 $ EF=\dfrac{1}{2}AC $ ,同理可得 $ GH//AC $ ,且 $ GH=\dfrac{1}{2}AC $ ,则 $ EF//GH $ , $ EF=GH $ ,

所以四边形 $ EFGH $ 是平行四边形.

由点 $ E $ , $ H $ 分别是 $ AB $ , $ AD $ 的中点,得 $ EH=\dfrac{1}{2}BD $ ,而 $ AC=BD $ ,则 $ EH=\dfrac{1}{2}AC=GH $ ,

所以 $ ▱EFGH $ 是菱形.故选 $ \mathrm{D} $ .

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6.如图所示,在空间四边形 $ ABCD $ 中,点 $ E $ , $ H $ 分别是边 $ AB $ , $ AD $ 的中点,点 $ F $ , $ G $ 分别是边 $ BC $ , $ CD $ 上的点,且 $ \dfrac{CF}{CB}=\dfrac{CG}{CD}=\dfrac{2}{3} $ ,则下列说法正确的是(      )

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A. $ EF $ 与 $ GH $ 平行

B. $ EF $ 与 $ GH $ 异面

C. $ EF $ 与 $ GH $ 的交点 $ M $ 可能在直线 $ AC $ 上,也可能不在直线 $ AC $ 上

D. $ EF $ 与 $ GH $ 的交点 $ M $ 一定在直线 $ AC $ 上

答案:D
解析:

如图,连接 $ AC $ , $ BD $ , $ EH $ , $ FG $ .因为 $ F $ , $ G $ 分别是 $ BC $ , $ CD $ 上的点,且 $ \dfrac{CF}{CB}=\dfrac{CG}{CD}=\dfrac{2}{3} $ ,所以 $ GF//BD $ ,且 $ GF=\dfrac{2}{3}BD $ .因为点 $ E $ , $ H $ 分别是 $ AB $ , $ AD $ 的中点,所以 $ EH//BD $ ,且 $ EH=\dfrac{1}{2}BD $ ,所以 $ EH//GF $ ,且 $ EH\ne GF $ ,所以直线 $ EF $ 与 $ GH $ 相交,其交点为 $ M $ .因为 $ M\in EF $ , $ EF\subset $ 平面 $ ABC $ ,所以 $ M\in $ 平面 $ ABC $ ,同理 $ M\in $ 平面 $ ACD $ .又平面 $ ABC\cap $ 平面 $ ACD=AC $ ,所以 $ M $ 在直线 $ AC $ 上.故选 $ \mathrm{D} $ .

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7.在平面四边形 $ ABCD $ 中, $ AB=BC=CD=DA=BD=1 $ ,四边形 $ ABCD $ 沿 $ BD $ 折叠成为三棱锥 $ A^\prime -BCD $ 时, $ A^\prime C $ 的取值范围是多少?

答案:

【解】如图,平面四边形 $ ABCD $ 折叠成为三棱锥 $ A^\prime -BCD $ .当点 $ A^\prime $ 与点 $ C $ 无限接近时, $ A^\prime C $ 的长度接近于0.当点 $ A^\prime $ 与点 $ A $ 无限接近时, $ A^\prime C $ 的长度接近于 $ \sqrt{3} $ ,所以 $ A^\prime C $ 的取值范围为 $ (0,\sqrt{3}) $ .

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解析: