高三數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 74直線(xiàn) 平面垂直的判定及其性質(zhì)課件
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1、備考方向要明了備考方向要明了考考 什什 么么怎怎 么么 考考1.能以立體幾何中的定義、能以立體幾何中的定義、公理和定理為出發(fā)點(diǎn),公理和定理為出發(fā)點(diǎn),認(rèn)識(shí)和理解空間中線(xiàn)面認(rèn)識(shí)和理解空間中線(xiàn)面垂直的有關(guān)性質(zhì)和判定垂直的有關(guān)性質(zhì)和判定定理定理2.能運(yùn)用公理、定理和已能運(yùn)用公理、定理和已獲得的結(jié)論,證明一些獲得的結(jié)論,證明一些有關(guān)空間圖形的位置關(guān)有關(guān)空間圖形的位置關(guān)系的簡(jiǎn)單命題系的簡(jiǎn)單命題.線(xiàn)面垂直的判定、面面垂直的線(xiàn)面垂直的判定、面面垂直的判定與性質(zhì)、線(xiàn)面角等一直是判定與性質(zhì)、線(xiàn)面角等一直是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容且具有以下高考的熱點(diǎn)內(nèi)容且具有以下特點(diǎn):特點(diǎn):圍繞線(xiàn)面垂直、面面垂直的判圍繞線(xiàn)面垂直、面面垂直的
2、判定定理和性質(zhì)定理設(shè)計(jì)解答題,定定理和性質(zhì)定理設(shè)計(jì)解答題,且多作為解答題中的某一問(wèn),且多作為解答題中的某一問(wèn),如如2012年高考年高考T16(1),2011高考高考T16(2)等等.歸納知識(shí)整合歸納知識(shí)整合 1直線(xiàn)與平面垂直直線(xiàn)與平面垂直 (1)直線(xiàn)和平面垂直的定義直線(xiàn)和平面垂直的定義 直線(xiàn)直線(xiàn)l與平面與平面內(nèi)的內(nèi)的 直線(xiàn)都垂直,就說(shuō)直線(xiàn)直線(xiàn)都垂直,就說(shuō)直線(xiàn)l與平面與平面互相垂直互相垂直任意一條任意一條(2)直線(xiàn)與平面垂直的判定定理及性質(zhì)定理直線(xiàn)與平面垂直的判定定理及性質(zhì)定理文字語(yǔ)言文字語(yǔ)言圖形語(yǔ)言圖形語(yǔ)言符號(hào)語(yǔ)言符號(hào)語(yǔ)言判定判定定理定理一條直線(xiàn)與平面內(nèi)一條直線(xiàn)與平面內(nèi)的的 都垂直,則該直線(xiàn)都
3、垂直,則該直線(xiàn)與此平面垂直與此平面垂直性質(zhì)性質(zhì)定理定理垂直于同一個(gè)平面垂直于同一個(gè)平面的兩條直線(xiàn)的兩條直線(xiàn)_兩條相交直線(xiàn)兩條相交直線(xiàn)平行平行a、babOlalblaabb 探究探究1.若兩條平行線(xiàn)中的一條垂直于一個(gè)平面,若兩條平行線(xiàn)中的一條垂直于一個(gè)平面,那另一條與此平面是否垂直?那另一條與此平面是否垂直? 提示:垂直提示:垂直 2直線(xiàn)與平面所成的角直線(xiàn)與平面所成的角 (1)定義:平面的一條斜線(xiàn)和它在平定義:平面的一條斜線(xiàn)和它在平面上的射影所成的面上的射影所成的 ,叫做這條直線(xiàn),叫做這條直線(xiàn)和這個(gè)平面所成的角如圖,和這個(gè)平面所成的角如圖,就是斜線(xiàn)就是斜線(xiàn)AP與平面與平面所成的角所成的角銳角銳角
4、PAO 探究探究2.如果兩條直線(xiàn)與一個(gè)平面所成的角相等,如果兩條直線(xiàn)與一個(gè)平面所成的角相等,則這兩條直線(xiàn)一定平行嗎?則這兩條直線(xiàn)一定平行嗎? 提示:不一定可能平行、相交或異面提示:不一定可能平行、相交或異面 3二面角的有關(guān)概念二面角的有關(guān)概念 (1)二面角:從一條直線(xiàn)出發(fā)的二面角:從一條直線(xiàn)出發(fā)的 所組成的所組成的圖形叫做二面角圖形叫做二面角 (2)二面角的平面角:以二面角的棱上任一點(diǎn)為端點(diǎn),二面角的平面角:以二面角的棱上任一點(diǎn)為端點(diǎn),在兩個(gè)半平面內(nèi)分別作在兩個(gè)半平面內(nèi)分別作 的兩條射線(xiàn),這兩條射的兩條射線(xiàn),這兩條射線(xiàn)所成的角叫做二面角的平面角線(xiàn)所成的角叫做二面角的平面角兩個(gè)半平面兩個(gè)半平面垂
5、直于棱垂直于棱4平面與平面垂直的判定定理平面與平面垂直的判定定理文字語(yǔ)言文字語(yǔ)言圖形語(yǔ)言圖形語(yǔ)言符號(hào)語(yǔ)言符號(hào)語(yǔ)言判定判定定理定理一個(gè)平面過(guò)另一個(gè)一個(gè)平面過(guò)另一個(gè)平面的一條平面的一條 ,則這兩個(gè)平面互相則這兩個(gè)平面互相垂直垂直性質(zhì)性質(zhì)定理定理兩個(gè)平面互相垂直,兩個(gè)平面互相垂直,則一個(gè)平面內(nèi)垂直則一個(gè)平面內(nèi)垂直于于 的直線(xiàn)垂的直線(xiàn)垂直于另一個(gè)平面直于另一個(gè)平面llllala垂線(xiàn)垂線(xiàn)交線(xiàn)交線(xiàn) 探究探究3.垂直于同一平面的兩平面是否平行?垂直于同一平面的兩平面是否平行? 提示:不一定可能平行,也可能相交提示:不一定可能平行,也可能相交 4垂直于同一條直線(xiàn)的兩個(gè)平面一定平行嗎?垂直于同一條直線(xiàn)的兩個(gè)平面
6、一定平行嗎? 提示:平行可由線(xiàn)面垂直的性質(zhì)及面面平行的判定提示:平行可由線(xiàn)面垂直的性質(zhì)及面面平行的判定定理推導(dǎo)出定理推導(dǎo)出自測(cè)牛刀小試自測(cè)牛刀小試1直線(xiàn)直線(xiàn)a平面平面,b,則,則a與與b的關(guān)系為的關(guān)系為_(kāi)解析:解析:a,b,ab,但不一定相交,但不一定相交答案:答案:ab(或填或填“垂直垂直”)2線(xiàn)段線(xiàn)段AB的長(zhǎng)等于它在平面的長(zhǎng)等于它在平面內(nèi)射影長(zhǎng)的內(nèi)射影長(zhǎng)的2倍,則倍,則AB所所在直線(xiàn)與平面在直線(xiàn)與平面所成的角是所成的角是_解析:設(shè)解析:設(shè)AB2,則其射影長(zhǎng)為,則其射影長(zhǎng)為1,設(shè),設(shè)AB所在直線(xiàn)與所在直線(xiàn)與平面平面所成角為所成角為,則,則cos ,故,故60.答案:答案:603(教材習(xí)題改編
7、教材習(xí)題改編)PD垂直于正方形垂直于正方形ABCD所在的平面,連所在的平面,連接接PB、PC,PA、AC、BD,則一定互相垂直的平面有,則一定互相垂直的平面有_對(duì)對(duì) 解析:由于解析:由于PD平面平面ABCD.故面故面PAD面面ABCD,面,面PDB面面ABCD,面,面PDC面面ABCD,面,面PDA面面PDC,面,面PAC面面PDB,共,共6對(duì)對(duì)答案:答案:64設(shè)設(shè)l,m,n均為直線(xiàn),其中均為直線(xiàn),其中m,n在平面在平面內(nèi),則內(nèi),則“l(fā)”是是“l(fā)m且且ln”的的_條件條件解析:解析:m,n,l,lm且且ln.反之,反之,若若lm且且ln,不一定有,不一定有l(wèi),因?yàn)橹本€(xiàn),因?yàn)橹本€(xiàn)m,n不一不一定
8、相交定相交答案:充分不必要答案:充分不必要5(教材習(xí)題改編教材習(xí)題改編)將正方形將正方形ABCD沿沿AC折成直二面角折成直二面角 后,后,DAB_.答案:答案:60直線(xiàn)與平面垂直的判定與性質(zhì)直線(xiàn)與平面垂直的判定與性質(zhì)保持例題題設(shè)條件不變,試判斷平面保持例題題設(shè)條件不變,試判斷平面CB1A與平面與平面AA1B1B是否垂直?是否垂直?解:由例解:由例(1)知,知,AC平面平面ABB1A1,而而AC平面平面CB1A,面面CB1A面面ABB1A1.破解線(xiàn)面垂直關(guān)系的技巧破解線(xiàn)面垂直關(guān)系的技巧 (1)解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵在于熟練把握空間垂直關(guān)系的解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵在于熟練把握空間垂直關(guān)系的判定與性質(zhì),注意
9、平面圖形中的一些線(xiàn)線(xiàn)垂直關(guān)系的靈活判定與性質(zhì),注意平面圖形中的一些線(xiàn)線(xiàn)垂直關(guān)系的靈活利用,這是證明空間垂直關(guān)系的基礎(chǔ)利用,這是證明空間垂直關(guān)系的基礎(chǔ) (2)由于由于“線(xiàn)線(xiàn)垂直線(xiàn)線(xiàn)垂直”“”“線(xiàn)面垂直線(xiàn)面垂直”“”“面面垂直面面垂直”之間之間可以相互轉(zhuǎn)化,因此整個(gè)證明過(guò)程圍繞著線(xiàn)面垂直這個(gè)核可以相互轉(zhuǎn)化,因此整個(gè)證明過(guò)程圍繞著線(xiàn)面垂直這個(gè)核心而展開(kāi),這是化解空間垂直關(guān)系難點(diǎn)的技巧所在心而展開(kāi),這是化解空間垂直關(guān)系難點(diǎn)的技巧所在1.如圖,已知如圖,已知PA矩形矩形ABCD所在平面,所在平面,M,N分別是分別是AB,PC的中點(diǎn)的中點(diǎn)(1)求證:求證:MNCD;(2)若若PDA45,求證:,求證:MN
10、平面平面PCD.又又M為底邊為底邊AB的中點(diǎn),的中點(diǎn),MNAB.又又ABCD,MNCD.(2)連接連接PM,CM,PDA45,PAAD,APAD.四邊形四邊形ABCD為矩形,為矩形,ADBC,PABC.又又M為為AB的中點(diǎn),的中點(diǎn),AMBM,而,而PAMCBM90,PMCM.又又N為為PC的中點(diǎn),的中點(diǎn),MNPC.由由(1)知,知,MNCD,PCCDC,MN平面平面PCD. 平面與平面垂直的判定和性質(zhì)平面與平面垂直的判定和性質(zhì) 例例2如圖所示,如圖所示,ABC為正三角形,為正三角形,EC平面平面ABC,BDCE,ECCA2BD,M是是EA的中點(diǎn)求證:的中點(diǎn)求證: (1)DEDA; (2)平面平
11、面BDM平面平面ECA. 面面垂直的性質(zhì)應(yīng)用技巧面面垂直的性質(zhì)應(yīng)用技巧 (1)兩平面垂直,在一個(gè)平面內(nèi)垂直于交線(xiàn)的直線(xiàn)兩平面垂直,在一個(gè)平面內(nèi)垂直于交線(xiàn)的直線(xiàn)必垂直于另一個(gè)平面這是把面面垂直轉(zhuǎn)化為線(xiàn)面垂直必垂直于另一個(gè)平面這是把面面垂直轉(zhuǎn)化為線(xiàn)面垂直的依據(jù)運(yùn)用時(shí)要注意的依據(jù)運(yùn)用時(shí)要注意“平面內(nèi)的直線(xiàn)平面內(nèi)的直線(xiàn)” (2)兩個(gè)相交平面同時(shí)垂直于第三個(gè)平面,那么它們兩個(gè)相交平面同時(shí)垂直于第三個(gè)平面,那么它們的交線(xiàn)也垂直于第三個(gè)平面,此性質(zhì)是在課本習(xí)題中出的交線(xiàn)也垂直于第三個(gè)平面,此性質(zhì)是在課本習(xí)題中出現(xiàn)的,在不是很復(fù)雜的題目中,要對(duì)此進(jìn)行證明現(xiàn)的,在不是很復(fù)雜的題目中,要對(duì)此進(jìn)行證明2如圖,在四棱
12、錐如圖,在四棱錐PABCD中,平面中,平面PAD平面平面ABCD,ABAD,BAD60,E,F(xiàn)分別是分別是AP,AD的中點(diǎn)求證:的中點(diǎn)求證:(1)直線(xiàn)直線(xiàn)EF平面平面PCD;(2)平面平面BEF平面平面PAD.證明:證明:(1)因?yàn)橐驗(yàn)锳BCA1B1C1是直三棱柱,所以是直三棱柱,所以CC1平面平面ABC.又又AD平面平面ABC,所以,所以CC1AD.又因?yàn)橛忠驗(yàn)锳DDE,CC1,DE平面平面BCC1B1,CC1DEE,所以所以AD平面平面BCC1B1.又又AD平面平面ADE,所以平面所以平面ADE平面平面BCC1B1.(2)因?yàn)橐驗(yàn)锳1B1A1C1,F(xiàn)為為B1C1的中點(diǎn),所以的中點(diǎn),所以A1
13、FB1C1.因?yàn)橐驗(yàn)镃C1平面平面A1B1C1,且,且A1F平面平面A1B1C1,所以所以CC1A1F.又因?yàn)橛忠驗(yàn)镃C1,B1C1平面平面BCC1B1,CC1B1C1C1,所以所以A1F平面平面BCC1B1.由由(1)知知AD平面平面BCC1B1,所以,所以A1FAD.又又AD平面平面ADE,A1F 平面平面ADE,所以所以A1F平面平面ADE.垂直關(guān)系的綜合問(wèn)題垂直關(guān)系的綜合問(wèn)題 自主解答自主解答(1)由于由于AB平面平面PAD,PH平面平面PAD, 故故ABPH. 又因?yàn)橛忠驗(yàn)镻H為為PAD中中AD邊上的高,邊上的高,故故ADPH. ABADA,AB平面平面ABCD,AD平面平面ABCD
14、, PH平面平面ABCD.垂直關(guān)系綜合題的類(lèi)型及解法垂直關(guān)系綜合題的類(lèi)型及解法 (1)對(duì)于三種垂直的綜合問(wèn)題,一般通過(guò)作輔助線(xiàn)進(jìn)對(duì)于三種垂直的綜合問(wèn)題,一般通過(guò)作輔助線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)線(xiàn)、線(xiàn)面、面面垂直間的轉(zhuǎn)化行線(xiàn)線(xiàn)、線(xiàn)面、面面垂直間的轉(zhuǎn)化 (2)對(duì)于垂直與平行結(jié)合的問(wèn)題,求解時(shí)應(yīng)注意平行、對(duì)于垂直與平行結(jié)合的問(wèn)題,求解時(shí)應(yīng)注意平行、垂直的性質(zhì)及判定的綜合應(yīng)用垂直的性質(zhì)及判定的綜合應(yīng)用 (3)對(duì)于垂直與體積結(jié)合的問(wèn)題,在求體積時(shí),可根對(duì)于垂直與體積結(jié)合的問(wèn)題,在求體積時(shí),可根據(jù)線(xiàn)面垂直得到表示高的線(xiàn)段,進(jìn)而求得體積據(jù)線(xiàn)面垂直得到表示高的線(xiàn)段,進(jìn)而求得體積3.如圖,在正方體如圖,在正方體ABCDA1B1C
15、1D1中,中, E、F分別是分別是CD,A1D1的中點(diǎn)的中點(diǎn) (1)求證:求證:AB1BF; (2)求證:求證:AEBF; (3)棱棱CC1上是否存在點(diǎn)上是否存在點(diǎn)P,使,使BF平面平面AEP,若存在,若存在, 確定點(diǎn)確定點(diǎn)P的位置,若不存在,說(shuō)明理由的位置,若不存在,說(shuō)明理由解:解:(1)連結(jié)連結(jié)A1B,則,則AB1A1B,又又AB1A1F,且,且A1BA1FA1,AB1平面平面A1BF,AB1BF.(2)取取AD中點(diǎn)中點(diǎn)G,連結(jié),連結(jié)FG,BG,則,則FGAE,又又BAG ADE,ABGDAE.AEBG.又又BGFGG,AE平面平面BFG.AEBF. 在證明兩平面垂直時(shí)一般先從現(xiàn)有的直線(xiàn)中
16、尋找平面的在證明兩平面垂直時(shí)一般先從現(xiàn)有的直線(xiàn)中尋找平面的垂線(xiàn),若這樣的直線(xiàn)圖中不存在,則可通過(guò)作輔助線(xiàn)來(lái)解垂線(xiàn),若這樣的直線(xiàn)圖中不存在,則可通過(guò)作輔助線(xiàn)來(lái)解決如有平面垂直時(shí),一般要用性質(zhì)定理,在一個(gè)平面內(nèi)作決如有平面垂直時(shí),一般要用性質(zhì)定理,在一個(gè)平面內(nèi)作交線(xiàn)的垂線(xiàn),使之轉(zhuǎn)化為線(xiàn)面垂直,然后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為線(xiàn)線(xiàn)交線(xiàn)的垂線(xiàn),使之轉(zhuǎn)化為線(xiàn)面垂直,然后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為線(xiàn)線(xiàn)垂直故熟練掌握垂直故熟練掌握“線(xiàn)線(xiàn)垂直線(xiàn)線(xiàn)垂直”“”“面面垂直面面垂直”間的轉(zhuǎn)化條件間的轉(zhuǎn)化條件是解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵(1)判定線(xiàn)面垂直的常用方法判定線(xiàn)面垂直的常用方法利用線(xiàn)面垂直的判定定理利用線(xiàn)面垂直的判定定理利用利用
17、“兩平行線(xiàn)中的一條與平面垂直,則另一條也兩平行線(xiàn)中的一條與平面垂直,則另一條也與這個(gè)平面垂直與這個(gè)平面垂直”利用利用“一條直線(xiàn)垂直于兩平行平面中的一個(gè),則與一條直線(xiàn)垂直于兩平行平面中的一個(gè),則與另一個(gè)也垂直另一個(gè)也垂直”利用面面垂直的性質(zhì)利用面面垂直的性質(zhì)答題模板答題模板空間位置關(guān)系的證明空間位置關(guān)系的證明 典例典例(2012山東高考山東高考滿(mǎn)分滿(mǎn)分12分分) 如圖,幾何體如圖,幾何體EABCD是四棱錐,是四棱錐,ABD為正三角為正三角形,形,CBCD,ECBD. (1)求證:求證:BEDE; (2)若若BCD120,M為線(xiàn)段為線(xiàn)段AE的的中點(diǎn),求證:中點(diǎn),求證:DM平面平面BEC.快速規(guī)范審
18、題快速規(guī)范審題 準(zhǔn)確規(guī)范答題準(zhǔn)確規(guī)范答題 由條件得出由條件得出BD面面EOC時(shí),易忽視時(shí),易忽視ECCOC,EC平面平面EOC這一條件這一條件.證明證明MN平面平面BEC時(shí),時(shí),易忽視易忽視“MN 平面平面BEC,BE平面平面BEC,而直接寫(xiě),而直接寫(xiě)出出MN平面平面BEC.”又又DN 平面平面BEC,BC平面平面BEC,所以所以DN平面平面BEC. (9分分)又又MNDNN,所以平面所以平面DMN平面平面BEC. (10分分)又又DM平面平面DMN,所以所以DM平面平面BEC. (12分分)證明平面證明平面DMN平面平面B E C 時(shí) , 易 漏 步 驟時(shí) , 易 漏 步 驟“MNDNN”.
19、又又ABAD,所以所以D為線(xiàn)段為線(xiàn)段AF的中點(diǎn)的中點(diǎn) (10分分)連接連接DM,由點(diǎn),由點(diǎn)M是線(xiàn)段是線(xiàn)段AE的中點(diǎn),的中點(diǎn),得得DMEF.又又DM 平面平面BEC,EF平面平面BEC, (11分分)所以所以DM平面平面BEC. (12分分)答題模板速成答題模板速成空間位置關(guān)系的證明題的一般步驟:空間位置關(guān)系的證明題的一般步驟:第一第一步步審清審清題意題意分析條分析條件,挖件,挖掘題目掘題目中平行中平行與垂直與垂直關(guān)系關(guān)系第二第二步步明確明確方向方向確定問(wèn)題方確定問(wèn)題方向,選擇證向,選擇證明平行或垂明平行或垂直的方法,直的方法,必要時(shí)添加必要時(shí)添加輔助線(xiàn)輔助線(xiàn)第第三三步步給給出出證證明明利用平利
20、用平行垂直行垂直關(guān)系的關(guān)系的判定或判定或性質(zhì)給性質(zhì)給出問(wèn)題出問(wèn)題的證明的證明第四第四步步反思反思回顧回顧查看關(guān)鍵點(diǎn)、易漏查看關(guān)鍵點(diǎn)、易漏點(diǎn)、檢查使用定理點(diǎn)、檢查使用定理時(shí)定理成立的條件時(shí)定理成立的條件是否遺漏,符號(hào)表是否遺漏,符號(hào)表達(dá)是否準(zhǔn)確達(dá)是否準(zhǔn)確.1.如圖,棱柱如圖,棱柱ABCA1B1C1的側(cè)面的側(cè)面BCC1B1是菱形,是菱形,B1CA1B.(1)證明:平面證明:平面AB1C平面平面A1BC1;(2)設(shè)設(shè)D是是A1C1上的點(diǎn),且上的點(diǎn),且A1B平面平面B1CD,求,求A1D DC1的值的值解:解:(1)證明:因?yàn)閭?cè)面證明:因?yàn)閭?cè)面BCC1B1是菱形,所以是菱形,所以B1CBC1.又又已知
21、已知B1CA1B,且,且A1BBC1B,所以,所以B1C平面平面A1BC1.又又B1C平面平面AB1C,所以平面,所以平面AB1C平面平面A1BC1.(2)如圖,設(shè)如圖,設(shè)BC1交交B1C于點(diǎn)于點(diǎn)E,連結(jié),連結(jié)DE,則則DE是平面是平面A1BC1與平面與平面B1CD的交線(xiàn)的交線(xiàn)因?yàn)橐驗(yàn)锳1B平面平面B1CD,所以所以A1BDE.又又E是是BC1的中點(diǎn),所以的中點(diǎn),所以D為為A1C1的中點(diǎn)即的中點(diǎn)即A1D DC11.2如圖如圖1,等腰梯形,等腰梯形ABCD中,中,ADBC,ABAD,ABC60,E是是BC的中點(diǎn)如圖的中點(diǎn)如圖2,將,將ABE沿沿AE折起,使平面折起,使平面ABE平面平面AECD,
22、F是是CD的中點(diǎn),的中點(diǎn),P是棱是棱BC的中點(diǎn),的中點(diǎn),M為為AE的中點(diǎn)的中點(diǎn)(1)求證:求證:AEBD;(2)求證:平面求證:平面PEF平面平面AECD;(3)若若AB2,求三棱錐,求三棱錐PCDE的體積的體積V.解:解:(1)證明:連結(jié)證明:連結(jié)BM、DM.在等腰梯形在等腰梯形ABCD中,中,ADBC,ABAD,ABC60,E是是BC的中點(diǎn),的中點(diǎn),ABE與與ADE都是等邊三角形,都是等邊三角形,BMAE,DMAE.又又BMDMM,AE平面平面BDM.BD平面平面BDM,AEBD.(2)證明:連結(jié)證明:連結(jié)CM交于交于EF于點(diǎn)于點(diǎn)N,連結(jié),連結(jié)PN.MEFC,且,且MEFC,四邊形四邊形MECF是平行四邊形,是平行四邊形,N是線(xiàn)段是線(xiàn)段CM的中點(diǎn),的中點(diǎn),P是線(xiàn)段是線(xiàn)段BC的中點(diǎn),的中點(diǎn),PNBM.由題意可知,由題意可知,BM平面平面AECD,PN平面平面AECD.PN平面平面PEF,平面平面PEF平面平面AECD.
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