专题8-1 立体几何中的轨迹问题-2022年高考数学毕业班二轮热点题型归纳与变式演练(全国通用)(解析版)
专题 8-1 立体几何中轨迹问题
目录
一、热点题型归纳.........................................................................................................................................................1
【题型一】由动点保持平行求轨迹....................................................................................................................1
【题型二】由动点保持垂直求轨迹....................................................................................................................4
【题型三】由动点保持等距(或定长)求轨迹................................................................................................9
【题型四】由动点保持等角(或定角)求轨迹..............................................................................................12
【题型五】投影求轨迹.......................................................................................................................................16
【题型七】翻折与动点求轨迹..........................................................................................................................19
二、最新模考题组练...................................................................................................................................................22
【题型一】由动点保持平行性求轨迹
【典例分析】
如图,在边长为 a的正方体 ABCD-A1B1C1D1中,E、F、G、H、N分别是 CC1、C1D1、DD1、CD、BC 的中
点,M在四边形 EFGH 边上及其内部运动,若 MN∥面A1BD,则点 M轨迹的长度是( )
A.aB.aC.D.
【答案】D
【分析】
连接 GH、HN,有 GH∥BA1,HN∥BD,证得面 A1BD∥面GHN,由已知得点 M须在线段 GH 上运动,即满
足条件,由此可得选项.
【详解】
解:连接 GH、HN、GN,∵在边长为 a的正方体 ABCD-A1B1C1D1中,E、F、G、H分别是
CC1、C1D1、DD1、CD 的中点,N是BC 的中点,
则GH∥BA1,HN∥BD,又 面 A1BD,BA1面A1BD,所以 面 A1BD,同理可证得 面 A1BD,
又 ,∴面 A1BD∥面GHN,
又∵点 M在四边形 EFGH 上及其内部运动,MN∥面A1BD,
则点 M须在线段 GH 上运动,即满足条件,GH=a,则点 M轨迹的长度是 a.
故选:D.
【提分秘籍】
基本规律
1.线面平行转化为面面平行得轨迹
2.平行时可利用法向量垂直关系求轨迹
【变式演练】
1.在三棱台 中,点 在 上,且 ,点 是三角形 内(含边界)的一个动点,
且有平面 平面 ,则动点 的轨迹是( )
A.三角形 边界的一部分 B.一个点
C.线段的一部分 D.圆的一部分
【答案】C
【分析】
过 作 交 于 ,连接 ,证明平面 平面 ,得 ,即得结论.
【详解】
如图,过 作 交 于 ,连接 ,
, 平面 , 平面 ,所以 平面 ,
同理 平面 ,又 , 平面 ,
所以平面 平面 ,所以 ,( 不与 重合,否则没有平面 ),
故选:C.
2.已知正方体 的棱长为 , 、 分别是棱 、 的中点,点 为底面 内(包
括边界)的一动点,若直线 与平面 无公共点,则点 的轨迹长度为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】
以点 为坐标原点, 、 、 所在直线分别为 、 、 轴建立空间直角坐标系,设点 ,
计算出平面 的一个法向量 的坐标,由已知条件得出 ,可得出 、 所满足的等式,求出
点 的轨迹与线段 、 的交点坐标,即可求得结果.
【详解】
以点 为坐标原点, 、 、 所在直线分别为 、 、 轴建立如下图所示的空间直角坐标系,
则 、 、 、 ,设点 ,
, ,设平面 的法向量为 ,
由 ,取 ,可得 ,
,由题意可知, 平面 ,则 ,
令 ,可得 ;令 ,可得 .
所以,点 的轨迹交线段 于点 ,交线段 的中点 ,
所以,点 的轨迹长度为 .
故选:B.
3.在棱长为 2的正方体 中,点 E,F分别是棱 , 的中点,P是上底面
A1B1C1D1
内
一点(含边界),若 平面 BDEF,则 Р点的轨迹长为( )
A.1 B.C.2 D.
【答案】B
【分析】
由分别取棱 、的中点 M、N,连接 MN,由线面平行得面面平行,得动点轨迹,从而可计算其长度.
【详解】
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