(5分)与正方体 A B C D-A_ 1 B_ 1 C_…——2010 高考数学第 11 题答案解析

2010_旧全国 II 卷 (2010·文)

2010 全国 第 11 题 单选题 区分题
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11.(5分)与正方体 $A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$ 的三条棱 $A B , C C_{1} , A_{1} D_{1}$ 所在直线的距离相等的点( )

A. 有且只有 1 个
B. 有且只有 2 个
C. 有且只有 3 个
D. 有无数个
参考答案D

完整解析 · 逐步详解

【考点】LO:空间中直线与直线之间的位置关系.
【专题】16:压轴题.
【分析】由于点 D 、 $\mathrm{B}_{1}$ 显然满足要求,猜想 $\mathrm{B}_{1} \mathrm{D}$ 上任一点都满足要求,然后想办法证明结论.

【解答】解:在正方体 $A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$ 上建立如图所示空间直角坐标系,并设该正方体的棱长为 1 ,连接 $\mathrm{B}_{1} \mathrm{D}$ ,并在 $\mathrm{B}_{1} \mathrm{D}$ 上任取一点 P ,

因为 $\overrightarrow{\mathrm{DB}_{1}}=(1,1,1)$ ,
所以设 $P(a, a, a)$ ,其中 $0 \leq a \leq 1$ .

作 $\mathrm{PE} \perp$ 平面 $\mathrm{A}_{1} \mathrm{D}$ ,垂足为 E ,再作 $\mathrm{EF} \perp \mathrm{A}_{1} \mathrm{D}_{1}$ ,垂足为 F ,
则PF是点P到直线 $A_{1} D_{1}$ 的距离。
所以 $P F=\sqrt{a^{2}+(1-a)^{2}}$ ;
同理点 P 到直线 $\mathrm{AB} , \mathrm{CC}_{1}$ 的距离也是 $\sqrt{\mathrm{a}^{2}+(1-\mathrm{a})^{2}}$ .
所以 $B_{1} D$ 上任一点与正方体 $A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$ 的三条棱 $A B , C C_{1} , A_{1} D_{1}$ 所在直线的距离都相等,

所以与正方体 $A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$ 的三条棱 $A B , C C_{1} , A_{1} D_{1}$ 所在直线的距离相等的点有无数个.

故选:D.

【点评】本题主要考查合情推理的能力及空间中点到线的距离的求法.

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