本题导读
本题考查空间线面垂直的判定,以及翻折几何不变量。
📌【题干】
Question
(1986年全国卷(理)) 在正方形 中, 、 分别是 及 的中点, 是 的中点,现在沿 、 及 把这个正方形折成一个四面体,使 、 、 三点重合,重合后的点记为 ,那么,在四面体 中必有 ()
A. 所在平面 B. 所在平面
C. 所在平面 D. 所在平面
🔍【思路分析】
破题导航
- 识别翻折过程中的垂直不变量:
- 在原始正方形 中,相邻两边相互垂直,即 且 。
- 在顶点 处,满足 。
- 分析空间重合后的垂直关系:
- 翻折后 坍缩为同一点 。平面上的线段垂直关系映射为空间直线垂直关系。
- 考察点 处的相交直线对: 与 、 与 。
- 利用线面垂直判定定理输出结论:
- 若一条直线垂直于平面内的两条相交直线,则该直线垂直于该平面。
✅【答案】
Success
A
✍【详细解析】
Abstract
【答案】 A 【解析过程】 在正方形 中,,故 ;同理 。 沿 、、 翻折使 、、 重合为点 后,平面上的垂直关系在空间中保持不变,于是 、。 而 、 是平面 内两条相交直线(交点为 ),由线面垂直判定定理得 平面 。 分析选项: A 选项: 所在平面,正确; B 选项: 所在平面,错误; C 选项: 所在平面,错误; D 选项: 所在平面,错误。 故选 A
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 翻折不变量:翻折过程中,未被折痕破坏的直角(如正方形的顶角)在空间化后仍保持垂直,这是解决翻折问题的关键。
- 线面垂直判定:要证 平面 ,只需证 垂直于平面 内两条相交直线 、,二者相交于 这一条件必须交代。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:源于正方形折叠成四面体的经典模型,考查折叠前后垂直关系的保持,本质是线面垂直判定定理的应用,是“平面到空间”转化的典型素材。
结论推广:本题折叠后 ,故在四面体 中,除 平面 外,还有 平面 、 平面 。
方法推广:处理折叠问题先标出折叠前互相垂直的边,折叠后直接锁定重合点处的直角结构,无需另建坐标系。
🔗【关联脉络】
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