Question

如圖，已知棱長為1的正方體中ABCD-A₁B₁C₁D₁中，P，Q是面對角線A₁C₁上的兩個(gè)不同動(dòng)點(diǎn)，給出以下判斷：
①存在P，Q兩點(diǎn)，使BP⊥DQ；
②存在P，Q兩點(diǎn)，使BP，DQ與直線AD成30°角；
③若PQ=1，則四面體BDPQ的體積一定是定值；
④若PQ=1，則四面體BDPQ的表面積一定是定值；
⑤若PQ=1，則四面體BDPQ在該正方體六個(gè)面上的正投影的面積的和為定值．
其中真命題的是

 

（寫出所有正確命題的編號(hào)）

Answer 1

考點(diǎn)：棱柱的結(jié)構(gòu)特征

專題：空間位置關(guān)系與距離

分析：令P與A₁點(diǎn)重合，Q與C₁點(diǎn)重合，可判斷①；空間中任意直線與BP，DQ夾角相等時(shí)，夾角最小值為45°，可判斷②；根據(jù)平面OBD將四面體BDPQ可分成兩個(gè)底面均為平面OBD，高之和為PQ的棱錐（其中O為上底面中心），可判斷③；若|PQ|=1，則四面體BDPQ的表面積不是定值；根據(jù)四面體BDPQ在該正方體六個(gè)面上的正投影的面積不變，可判斷⑤．

解答： 解：當(dāng)P與A₁點(diǎn)重合，Q與C₁點(diǎn)重合時(shí)，BP⊥DQ，
故①正確；
由①正確，可得空間中任意直線與BP，DQ夾角相等時(shí)，
夾角最小值為45°，
故②錯(cuò)誤；
設(shè)平面A₁B₁C₁D₁兩條對角線交點(diǎn)為O，則易得PQ⊥平面OBD，
平面OBD將四面體BDPQ可分成兩個(gè)底面均為平面OBD，
高之和為PQ的棱錐，故四面體BDPQ的體積一定是定值，
故③正確；
若|PQ|=1，則四面體BDPQ的表面積不是定值；
四面體BDPQ在上下兩個(gè)底面上的投影是對角線互相垂直且對角線長度均為1的四邊形，其面積為定值，
四面體BDPQ在四個(gè)側(cè)面上的投影，均為上底為

2

2

，下底和高均為1的梯形，其面積為定值，
故四面體BDPQ在該正方體六個(gè)面上的正投影的面積的和為定值，
故⑤正確；
故答案為：①③⑤．

點(diǎn)評(píng)：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是棱柱的幾何特征，是空間異面直線關(guān)系，棱錐體積，投影的綜合應(yīng)用，難度較大．