本题导读

本题考查立体几何中空间直线的位置关系。核心考查意图在于突破常规几何直观,通过空间中与三条两两异面的直线相交的直线的存在性判定,考查空间想象能力与代数解析分析能力。

📌【题干】

Question

(2008年辽宁卷(理)) 在正方体 中, 分别为棱 的中点,则在空间中与三条直线 都相交的直线 ()

A. 不存在  B. 有且只有两条  C. 有且只有三条  D. 有无数条

🔍【思路分析】

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  1. 建立空间直角坐标系,将三条空间直线用参数方程或坐标点集表示。
  2. 设相交直线分别与 和 交于动点 和 ,则通过该两点的直线上的点可以用参数表示。
  3. 分析该直线是否必然与第三条直线 产生交点,并求出满足条件的交点个数。

✅【答案】

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D

✍【详细解析】

Abstract

以 为原点, 的方向分别为 轴正方向建立空间直角坐标系,设正方体棱长为 1。 各关键点坐标为:, , , , , 。 因为 分别为 的中点,则 区域,。

  • 直线 上的任意动点可表示为 ;
  • 直线 上的任意动点可表示为 ;
  • 直线 上的点均满足 ,其上动点可表示为 。 现假设存在直线同时交这三条直线于 三点,则 三点共线。 由于 ,由高度关系可知 必须是线段 的中点,即: 对于直线 上的任意一个位置(对应任意实数 ),都能在直线 上找到唯一的 ,在直线 上找到唯一的 ,使得 三点共线。 由于 有无数个取值,因此满足条件的相交直线有无数条。 故选 D

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:异面直线的概念,三条两两异面的直线交线的确定。
  2. 核心方法:空间直角坐标系代数法。将定性的几何问题转化为定量的代数方程求解。
  3. 避坑指南:避免仅凭几何直观盲目排除。空间中与三条两两异面的直线都相交的直线,通常构成一个单叶双曲面,其上存在无数条直母线。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题具有高等几何中“直纹面(Ruled Surface)”的背景。三条两两异面的直线可以确定一个二次直纹面(单叶双曲面或双曲抛物面),其上拥有两个互相交织的直母线族,因此与这三条线都相交的直线必然有无数条。
  2. 结论推广: 空间中任意三条两两异面的直线,若它们不平行于同一平面,则与这三条直线都相交的直线有且仅有无数条。

🔗【关联脉络】

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