(5分)在正方体 A B C D-A_ 1 B_ 1 C_…——2017 高考数学第 10 题答案解析

2017_新课标 III 卷 (2017·文)

2017 全国 第 10 题 单选题 区分题
2017_新课标 III 卷 (2017·文)

10.(5分)在正方体 $A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$ 中,$E$ 为棱CD的中点,则()

A. $\mathrm{A}_{1} \mathrm{E} \perp \mathrm{DC}_{1}$
B. $A_{1} E \perp B D$
C. $\mathrm{A}_{1} \mathrm{E} \perp \mathrm{BC}_{1}$
D. $A_{1} E \perp A C$
参考答案

C

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【考点】LO:空间中直线与直线之间的位置关系.
【专题】11:计算题;31:数形结合;41:向量法;5G:空间角.
【分析】法一:连 $B_{1} C$ ,推导出 $B C_{1} \perp B_{1} C, A_{1} B_{1} \perp B C_{1}$ ,从而 $B C_{1} \perp$ 平面 $A_{1} E C B_{1}$ ,由此得到 $A_{1} E \perp B C_{1}$ .

法二:以 D 为原点, DA 为 x 轴, DC 为 y 轴, $\mathrm{DD}_{1}$ 为 z 轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出结果。

【解答】解:法一:连 $B_{1} C$ ,由题意得 $B C_{1} \perp B_{1} C$ ,

$\because A_{1} B_{1} \perp$ 平面 $B_{1} B C C_{1}$ ,且 $B C_{1} \subset$ 平面 $B_{1} B C C_{1}$ ,
$\therefore \mathrm{A}_{1} \mathrm{~B}_{1} \perp \mathrm{BC}_{1}$ ,
$\because \mathrm{A}_{1} \mathrm{~B}_{1} \cap \mathrm{~B}_{1} \mathrm{C}=\mathrm{B}_{1}$,
$\therefore \mathrm{BC}_{1} \perp$ 平面 $\mathrm{A}_{1} \mathrm{ECB}_{1}$ ,
$\because \mathrm{A}_{1} \mathrm{E} \subset$ 平面 $\mathrm{A}_{1} \mathrm{ECB}_{1}$ ,
$\therefore \mathrm{A}_{1} \mathrm{E} \perp \mathrm{BC}_{1}$ .
故选:C.
法二:以 D 为原点, DA 为 x 轴, DC 为 y 轴, $\mathrm{DD}_{1}$ 为 z 轴,建立空间直角坐标系,设正方体 $A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$ 中棱长为 2 ,

则 $\mathrm{A}_{1}(2,0,2), \mathrm{E}(0,1,0), \mathrm{B}(2,2,0), \mathrm{D}(0,0,0), \mathrm{C}_{1}(0,2$ , $2), A(2,0,0), C(0,2,0)$ ,
$\overrightarrow{\mathrm{A}_{1} \mathrm{E}}=(-2,1,-2), \overrightarrow{\mathrm{DC}_{1}}=(0,2,2), \overrightarrow{\mathrm{BD}}=(-2,-2,0)$ ,
$\overrightarrow{\mathrm{BC}_{1}}=(-2,0,2), \overrightarrow{\mathrm{AC}}=(-2,2,0)$ ,
$\because \overrightarrow{\mathrm{A}_{1} \mathrm{E}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{DC}_{1}}=-2, \overrightarrow{\mathrm{~A}_{1} \mathrm{E}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{BD}}=2, \overrightarrow{\mathrm{~A}_{1} \mathrm{E}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{BC}}=0, \overrightarrow{\mathrm{~A}_{1} \mathrm{E}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{AC}}=6$,
$\therefore \mathrm{A}_{1} \mathrm{E} \perp \mathrm{BC}_{1}$ .
故选:C.

【点评】本题考查线线垂直的判断,是中档题,解题时要认真审题,注意向量法的合理运用.

✅ 来源:2017年 · 全国 · 2017_新课标 III 卷 (2017·文) · 第 10 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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核心知识
异面直线所成角
核心考法
建系向量法空间坐标计算数形结合
关键能力
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最容易错
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