立体几何之目:2007年文数海南卷题18与「常见四面体Ⅰ」

2007年文数海南卷题18(12 分)


18.(本小题满分12 分)

如图,A,B,C,D 为空间四点,在 \triangle ABC 中,AB=2,AC=BC=\sqrt{2},等边三角形 ADBAB 为轴转动.

(Ⅰ)当平面 ADB \perp平面 ABC 时,求 CD ;

(Ⅱ)当 \triangle ADB 转动时,是否总有 AB \perp CD? 证明你的结论.

2007年文科数学海南卷

【解答问题Ⅰ】

AB 中点为 M,连接 MC,MD.

\because AC=BC, MA=MB

\therefore MC \perp AB (三线合一)

\because AD=BD, MA=MB

\therefore MD \perp AB

当平面 ADB \perp平面 ABC 时,MD \perp MC, CD^2=MC^2+MD^2

\because AB=2,AC=BC=\sqrt{2},\;\therefore AB \perp BC

\because MA=MB

\therefore MC=\dfrac{1}{2}AB=1

\because \triangle ADB 是等边三角形 \therefore MD=\dfrac{\sqrt{3}}{2}AB=\sqrt{3}

\therefore CD^2=4, CD=2.


【解答问题Ⅱ】

\because MC \perp AB, MD \perp AB, MC \cap MD = M

\therefore AB \perp 平面 MDC

\because CD \subset 平面 MDC

\therefore AB \perp CD. 证明完毕.


【回归教材】

这是一道源自课本题的高考题。原题是这个题:人教版《数学-必修2》§2.3.2 练习1(p67).


【提炼与提高】

在最近十年的高考中,这一题根改头换面,出现了多次。务必要引起高度重视。

因为这个模型频繁出场,我们给它起个名字:『第一类常见四面体』。注意这不是一个正式的数学术语,只是一个昵称。

『第一类常见四面体』的特征:一个面是正三角形,另一个面是等腰直角三角形。

以下两卷直接使用了本题的基本模型:

2009年理数海南卷题19

2017年文数全国卷C19

另外一些考题作了轻度改造,但是仍然可以认出这个『第一类常见四面体』:

2018年全国卷B(文数与理数使用同一模型)

2013年全国卷A

2014年全国卷A


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