本题导读
本题考查长方体中的线线垂直。核心在于建系法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2012年安徽卷(文)) 如图,长方体 中,底面 是正方形, 是 的中点, 是棱 上任意一点.
(1) 证明:;
(2) 如果 ,,,求 的长.
!
🔍【思路分析】
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(1) 以 为原点建系,、,数量积恒为 ;(2) 由 解得 。
✅【答案】
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(1) 见解析;(2)
✍【详细解析】
Abstract
以 为原点,、、 所在直线为 、、 轴建系。设 ,(底面正方形),,()。
则 ,,,,。
(1) ,。
,与 、 无关,故 恒成立。
(几何解释:(正方形对角线),(侧棱垂直底面),故 平面 ,而 平面 。)
(2) ,。
由 :,即 。
代入 :,,。
故 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:底面为正方形的长方体中 对角面 ;空间向量证线线垂直;垂直条件化为方程求棱长
核心方法:(1) 向量数量积恒为零(或三垂线定理: 与 );(2) 把 化为 解出
避坑指南:建系时 的坐标是 ( 在 上),别把 写到别处;(2) 中 是已知的, 是未知量,方程 是关于 的一元一次方程。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:长方体垂直与求棱长题,与 2012 年福建卷文第 19 题、2013 年新课标Ⅱ文第 19 题同族。
结论推广:长方体(底面正方形)中体对角线相关的”任意点”垂直: 平面 与 的位置无关; 型条件给出 定值的勾股型方程。
方法推广:长方体问题建系是首选:(1) 证”恒成立”的垂直只要数量积含参化简后为零;(2) 求长度把垂直条件化为坐标方程。
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