本题导读
本题考查空间中点到平面的距离。核心在于认识到:正方体各顶点到平面 的距离(有向高度)满足「平行四边形对角顶点高度相加」的线性规律,由此由已知三个距离推出其余四个顶点距离的可能值。
📌【题干】
Question
(2006年安徽卷(理)) 多面体上,位于同一条棱两端的顶点称为相邻的。如图,正方体的一个顶点 在平面 内,其余顶点在 的同侧,正方体上与顶点 相邻的三个顶点到 的距离分别为 , 和 。 是正方体的其余四个顶点中的一个,则 到平面 的距离可能是:①;②;③;④;⑤。以上结论正确的是 。(写出所有正确结论的编号)
🔍【思路分析】
破题导航
建模:把平面 视为水平面,各顶点的高度即到 的距离。 用线性性:平行四边形对角顶点的高度之和相等(高度是位置的线性函数),正方形 中 ,长方体对角顶点 。 枚举:三个已知高度 的两两和与三和即为其余四点距离的候选值。
✅【答案】
Success
①③④⑤
✍【详细解析】
Abstract
建立空间坐标:设 在平面 内(高度 ),与 相邻的三个顶点 、、 的高度分别为 、、(顺序不影响结论)。
点到平面 的距离是位置坐标的线性函数:对平行四边形 有 ,故 对 有 ;同理 。 体对角顶点 :。
故其余四个顶点到 的距离分别为 ,其中可能出现的值为 ,对应结论 ①③④⑤。 故填 ①③④⑤.
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:点到平面的距离、空间向量(或坐标)的线性运算。
- 核心方法:高度函数的线性性——平行四边形对角顶点高度和相等。
- 避坑指南:距离虽非负,但本题所有顶点在 同侧(含 在面上),高度可按有向处理; 与 是平行四边形对角顶点, 而不是 。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 本题是立体几何与向量线性思想结合的创新题,不需要建系算角,考查对「距离的线性结构」的洞察。 结论推广: 空间中点到定平面的(有向)距离是坐标的线性函数,平行四边形 恒有 ;长方体四条体对角线端点高度满足 。
🔗【关联脉络】
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