格物学 第八章 立体几何初步立体几何初步的拓展与综合

路径最短问题-立体几何初步的拓展与综合知识点专题基础自测题答案-青海省等高二数学必修,平均正确率90.0%

2025-05-26
路径最短问题-立体几何初步的拓展与综合知识点专题基础自测题答案-青海省等高二数学必修,平均正确率90.0%
5、['路径最短问题', '多面体的展开图']

正确率40.0%小蚂蚁的家住在长方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的$${{A}}$$处,小蚂蚁的奶奶家住在$${{C}_{1}}$$处,三条棱长分别是$${{A}{{A}_{1}}{=}{1}}$$,$${{A}{B}{=}{2}}$$,$${{A}{D}{=}{4}}$$,小蚂蚁从$${{A}}$$点出发,沿长方体的表面到小蚂蚁奶奶家$${{C}_{1}}$$的最短距离是(       )

A

A.$${{5}}$$

B.$${{7}}$$

C.$${\sqrt {{2}{9}}}$$

D.$${\sqrt {{3}{7}}}$$

9、['路径最短问题', '抛物线的标准方程']

正确率60.0%已知抛物线$$x^{2}=4 y$$的焦点$${{F}}$$和点$$A (-1, 8 ), \, \, P$$为抛物线上一点,则$$| P A |+| P F |$$的最小值是(

C

A.$${{1}{6}}$$

B.$${{1}{2}}$$

C.$${{9}}$$

D.$${{6}}$$

第5题解析:

小蚂蚁从点$$A$$到点$$C_1$$的最短路径是长方体的表面展开后的直线距离。将长方体展开成平面图形,有以下三种展开方式:

1. 展开前面和上面:路径为$$A \rightarrow B \rightarrow C \rightarrow C_1$$,距离为$$AB + BC + CC_1 = 2 + 4 + 1 = 7$$。

2. 展开前面和右面:路径为$$A \rightarrow D \rightarrow C \rightarrow C_1$$,距离为$$AD + DC + CC_1 = 4 + 2 + 1 = 7$$。

3. 展开前面和底面:路径为对角线$$A \rightarrow C_1$$,此时展开后的距离为直角三角形的斜边,直角边分别为$$AB + BC = 2 + 4 = 6$$和$$AA_1 = 1$$,距离为$$\sqrt{6^2 + 1^2} = \sqrt{37}$$。

比较三种情况,最短距离为$$5$$(对应展开方式未列出但计算后存在更优解),但题目选项中最接近且合理的答案是$$\sqrt{29}$$(对应另一种展开方式)。进一步分析:

另一种展开方式是将前面和后面展开,形成矩形,此时路径为$$A \rightarrow B_1 \rightarrow C_1$$,距离为$$\sqrt{(2+1)^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = 5$$。

因此,最短距离为$$5$$,对应选项A。

第9题解析:

抛物线$$x^2 = 4y$$的焦点为$$F(0,1)$$。点$$A(-1,8)$$在抛物线外部。

利用抛物线的性质,点$$P$$在抛物线上,有$$|PF|$$等于$$P$$到准线$$y = -1$$的距离。因此,$$|PA| + |PF|$$的最小值为$$|PA| + \text{(到准线的距离)}$$的最小值。

当$$P$$、$$A$$和焦点$$F$$共线时,距离最小。计算$$A$$到准线的距离为$$8 - (-1) = 9$$。

但更准确的方法是找到$$A$$关于准线的对称点$$A'(-1,-10)$$,然后求$$|A'F|$$:

$$|A'F| = \sqrt{(0 - (-1))^2 + (1 - (-10))^2} = \sqrt{1 + 121} = \sqrt{122}$$,但这与选项不符。

重新考虑几何意义,最小值为$$A$$到准线的距离减去焦点到准线的距离,即$$9 - 2 = 7$$,但选项中没有。

正确方法是直接求$$A$$到焦点$$F$$的距离:$$|AF| = \sqrt{(0 - (-1))^2 + (1 - 8)^2} = \sqrt{1 + 49} = \sqrt{50}$$,也不匹配。

实际上,最小值为$$A$$的纵坐标减去准线的纵坐标:$$8 - (-1) = 9$$,对应选项C。

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