由于高考强化能力立意,因此一些创新试题不断出现.立体几何也不例外,比如其中动点轨迹问题,就很亮眼,这非常易于考察学生的创新精神和探索能力.那么对这类问题该采取怎样的探求策略呢?现提供如下几种方式. 特 款 检 验 例1若三棱锥A-BCD的侧面ABC内一动点P到底面BCD的距离与到棱AB的距离相等,则动点P的轨迹在侧面内组成的图形可能是( )
解析:“特款检验”是采取特殊化策略,因本题没有说三棱锥是什么具体样子,所以我们不妨用特殊情形来验证.
如令三棱锥为直棱锥,如图,,即有面垂直面,∴到面的距离即为到的距离,那么在侧面中到与到距离相等的动点的轨迹显然是一条直线,即为的平分线,于是否掉,.对该选那个呢?再令,立即知道真. 理 论 推 导 例2 如图,定点A和B都在平面内,定点,,C是内异于A和B的动点,且。那么,动点C在平面内的轨迹是( )
A. 一条线段,但要去掉两个点 B. 一个圆,但要去掉两个点
C. 一个椭圆,但要去掉两个点 D. 半圆,但要去掉两个点
解析:“理论推导”就是根据条件进行线面关系的理论推证,这类
问题主要考立体几何的基础知识.如本题主要是考三垂线定理.
由条件易知是在面上的摄影,因为,所以.则点在面上的轨迹是以为直径的圆周.但由于C是内异于A和B的点,则其轨迹要去除两点,因此正确答案为. 定 义 考 察 例3 如图,在正方体中,P是侧面内一动点,若P到直线BC与直线的距离相等,则动点P的轨迹所在的曲线是( )
A. 直线 B. 圆 C. 双曲线 D. 抛物线
解析:“定义考察”是熟练利用圆锥曲线定义进行动点轨迹考查,因为许多立体几何图形中的动点轨迹问题是有意与解析几何交汇的.
如本题即知点到的距离就是,于是在侧面内点到定点与到定直线的距离相等,则由抛物线定义可知,点的轨迹为抛物线,选. 坐 标 推 算 例4 异面直线所成角为,它们公垂线段为,且,定长为的线段两端分别在上移动,试问线段的中点的轨迹为何种曲线?
解析:“坐标推算”是指用坐标法来导求动点轨迹的方程,从而确定立体几何图形中的动点轨迹的曲线形状.显然此类问题更加强化了立体几何与解析几何的有机结合.
点的轨迹必在过的中点且平行于的平面内,现在内过分别作,在上的摄影必落在上,设为,则,且
的中点必为的中点.
又,,∴,即知.
于是问题转化为定长为的线段的两端点分别在上移动时,求其中点的轨迹.
以直线的两条角分线为坐标轴建立平面直角坐标系,如上图,设,,再设,则,,于是有
,
将此式代入中的关系式整理得,这就是点的轨迹方程,故其轨迹是椭圆曲线.