如图,在正方体 中,点
是线段
上的动点,则下列说法错误的是( )
A .当点 移动至
中点时,直线
与平面
所成角最大且为
B .无论点 在
上怎么移动,都有
C .当点 移动至
中点时,才有
与
相交于一点,记为点
,且
D .无论点 在
上怎么移动,异面直线
与
所成角都不可能是
A
【分析】建立空间直角坐标系,借助空间向量研究直线与直线垂直、夹角问题的相关公式和结论,结合函数的性质可判断选项 A 、 B 、 D ;由三角形的相似关系可判断选项 C .
【详解】以 为坐标原点,
,
,
所在直线分别为 x 轴, y 轴, z 轴,建立空间直角坐标系,如图,
设正方体的棱长为 1 ,则
∵ 点 是线段
上的动点, ∴ 可设
,
,
∴ ,
,
,
设 是平面
的一个法向量,则
,即
,
令 ,则
,
设直线 与平面
所成角为
,则
∴ 当 时,
取最大值
,即当点
移动至
中点时
最大,
由于 ,则
的最大值大于
,故 A 错误;
∵ ,
,
∴ ,
∴ 无论点 在
上怎么移动,都有
,故 B 正确;
若 不是
的中点,则
与
是异面直线;当
为
的中点时,也是
的中点,
与
均在平面
内且必相交,所以当点
移动至
中点时,才有
与
相交于一点,记为点
,连
和
,如图,
根据 ,
可得
=
= 2 ,故 C 正确;
∵ ,
设异面直线 与
所成角为
,则
, ∴
,故 D 正确.
故选: A .
点的平移公式:
;
注:图形F上的任意一点P(x,y)在平移后图形F′上的对应点为P′(x′,y′),且的坐标为(h,k)。
“按向量平移”的几个结论:
(1)点P(x,y)按向量a=(h,k)平移后得到点P′(x+h,y+k);
(2)函数y=f(x)的图象C按向量a=(h,k)平移后得到图象C′,则C′的函数解析式为y=f(x-h)+k;
(3)图象C′按向量a=(h,k)平移后得到图象C,若C的解析式y=f(x),则C′的函数解析式为y=f(x+h)-k;
(4)曲线C:f(x,y)=0按向量a=(h,k)平移后得到图象C′,则C′的方程为f(x-h,y-k)=0;
(5)向量m=(x,y)按向量a=(h,k)平移后得到的向量仍然为m=(x,y)。
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