大罕
26-02-07 06:52 微博认证:武汉市第二十三中学高级教师

详解:2026年元月广州四校高三联考第11题(上)
大罕

这是一道多元选择题,选项A、B、C一脉相承,选项D则另起炉灶、难度陡升,因此本题分两次讲解,力求剖析透彻、理解到位.

【多元选择题】在棱长为a的正四面体ABCD中,P,Q分别为棱AB和CD(包括端点)的动点,直线PQ与平面ABC,平面ABD所成角分别为α,β,则( ).
A点Q到平面ABC和平面ABD的距离之和是定值.
B sinα-sinβ的正负由点Q位置确定,与点P位置无关.
Csinα+sinβ的最大值为(4√3)/3.
D正四面体顶点在球O的球面上,当CO=(3/4)CD时,则过点截球O的截面面积最小值为3πa²/16.

【预备知识】
①分别在异面直线上的两个点,它们之间的最短距离是公垂线段的长;
②若正四面体的棱长为a,则其对棱之间的距离是(√2/2)a.

【解答】
[选项A]设Q到平面ABC、平面 ABD的距离分别为为h1、h₂,正四面体的高为h,
考虑以Q为顶点,以△ABC和 △ABD为底的两个小三棱锥体积之和,有:
V(Q-ABC)+V(Q-ABD) =V(C-ABD)
⇔(1/3)S(ABC)•h₁+(1/3)S(ABC)•h₂=(1/3)S(ABC)•h,
∴h₁+h₂=h. 故A正确

[选项B]由直线与平面所成角的定义,知
sinα=h1/PQ,sinβ=h₂/PQ,
∴sinα-sinβ=(h₁-h₂)/PQ,
∴sinα-sinβ的正负由h₁-h₂的符号决定,而h₁、h₂是点Q到平面ABC、ABD的距离,只与点Q有关,而与点P无关,故B正确.

[选项C] sinα+sinβ=(h₁+h₂)/PQ,欲求其最大值,因为h₁+h₂=h(定值),所以只需求PQ的最小值.
由预备知识① ②知,在正四面体中,异面直线AB与CD的公垂线段最短,即PQ_min=(√2/2)a,
又正四面体的高为(√6/3)a,
∴sinα+sinβ最大值=(√6/3)/(√2/2)=(2√3)/3,与选择支C不符,故C错误.
(未完待续)
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发布于 上海