本题导读

本题考查正方体的截面,以及空间位置关系的命题真假判定。

📌【题干】

Question

(2005年全国卷I(文)) 在正方体 中,过对角线 的一个平面交 于 ,交 于 ,则: ① 四边形 一定是平行四边形; ② 四边形 有可能是正方形; ③ 四边形 在底面 内的投影一定是正方形; ④ 平面 有可能垂直于平面 . 以上结论正确的为    (写出所有正确结论的编号)

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 建系:,,,,,设 ,。
  2. 由 、、、 共面得 ,从而 、,①成立;②中邻边相等只是菱形,角非直角,排除。
  3. ③投影为 、、、 构成的正方形;④取 时两面法向量垂直,验证成立。

✅【答案】

Success

正确结论为 ①③④

✍【详细解析】

Abstract

建立坐标系:,,,,,,设 (),(). 由 、、、 四点共面, 与 、 共面可推得 . ①:,,故 且相等;同理 ,故四边形 一定是平行四边形,①正确; ②:邻边长 ,,相等需 ,此时四边形是菱形;但 (),邻边不垂直,不可能是正方形,②错误; ③:、、、 在底面上的投影分别为 、、、,即 、、、,投影一定是正方形 ,③正确; ④:平面 即平面 (法向量 );平面 的法向量 .两平面垂直需法向量垂直:,即 ,此时 、 均为棱的中点,满足题意,故”有可能垂直”成立,④正确. 综上,正确结论为 ①③④.

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:正方体截面命题

核心方法:由 及对称性得 ① 对;投影为正方形得 ③ 对;取 、 为中点时面面垂直得 ④ 对;计算排除 ②

避坑指南:判断”可能”型命题只需构造一例,判断”一定”型命题需证明或反例;② 中邻边 与 相等只是菱形,角不是直角

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:源于正方体的截面与投影,教材”空间点、线、面位置关系”的探究题

结论推广:一般化:过正方体两条异面对角线相关元素的截面,形状由动点位置参数化,可用坐标刻画

方法推广:空间命题判断用坐标法最可靠:设出交点参数,逐一验证平行、长度、角度与垂直

🔗【关联脉络】

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