立体几何中的动态问题,主要包括:空间动点轨迹的判断,求轨迹的长度及动角的范围等.
类型一 求动点的轨迹(长度)
已知正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为2,E为棱CC1的中点,点M在正方形BCC1B1内运动,且直线AM∥平面A1DE,则动点M的轨迹长度为( )
A. B.
C.2 D.π
[思维架桥] 建立空间直角坐标系,设点M(x,2,z),求出平面A1DE的法向量n.由·n=0可得x-z=1,故点M的轨迹是以BC,BB1的中点为端点的线段,易求这条线段的长度.
B 解析:以D为原点,DA,DC,DD1所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,则=(2,0,2),=(0,2,1),则平面A1DE的一个法向量为n=(2,1,-2).设M(x,2,z),则=(x-2,2,z).由·n=0,得2(x-2)+2-2z=0,所以x-z=1,故点M的轨迹为以BC,BB1的中点为端点的线段,长为.故选B.
[应用体验]
如图,在四棱锥PABCD中,侧面PAD为正三角形,底面ABCD为正方形,侧面PAD⊥底面ABCD,M为底面ABCD内的一个动点,且满足MP=MC,则点M在正方形ABCD内的轨迹是( )
A B C D
A 解析:根据题意可知PD=DC,则点D符合“M为底面ABCD内的一个动点,且满足MP=MC”,设AB的中点为N,根据题目条件可知△PAN≌△CBN,所以PN=CN,点N也符合“M为底面ABCD内的一个动点,且满足MP=MC”,故动点M的轨迹肯定过点D和点N,可排除选项B,C.而到点P与到点C的距离相等的点的轨迹是线段PC的垂直平分面,线段PC的垂直平分面与平面AC的交线是一直线.故选A.