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数学 · 试题讲解 · 2026年8月23日 · 第 2 题

正方体截面画在展开图上(对应点还原法)

较难立体几何正方体展开图空间想象

题目

如图,左边立体图形中,正方体 ABCDABCD-EFGHEFGH(上底面 ABCDABCD,下底面 EFGHEFGH,AA、BB、CC、DD 分别与 EE、FF、GG、HH 上下对应)被平面 APQCAPQC 所截,PP 是棱 EFEF 上的点,QQ 是棱 FGFG 上的点。请在右边的展开图中画出四边形 APQCAPQC 的四条边 APAP、PQPQ、QCQC、CACA。

最关键的思路

展开图上的每一个小正方形都是正方体的一个面。要画出截面的边,不需要整体想象折叠,只需要一条一条看:线段 APAP、PQPQ、QCQC、CACA 各自落在正方体的哪一个面上,就在展开图里对应的那个小正方形内,把两个端点连起来即可。

四条边正好分布在 4 个不同的面上,展开后就是 4 条互不相连的线段——这是正常的,因为纸摊平后,原来靠折痕连在一起的边会被"拉开"。

解答过程

第一步:认出每条边所在的面。

正方体六个面:上底面 ABCDABCD、下底面 EFGHEFGH、前面 ABFEABFE、后面 DCGHDCGH、左面 ADHEADHE、右面 BCGFBCGF。

逐条边判断:

  • CACA:CC、AA 都是上底面 ABCDABCD 的顶点 → CACA 是上底面的对角线。
  • APAP:AA 在前面 ABFEABFE(AA 是前面顶点),PP 在棱 EFEF 上,EFEF 正好是前面的一条边 → APAP 落在前面内。
  • PQPQ:PP 在棱 EFEF 上,QQ 在棱 FGFG 上,EFEF、FGFG 都是下底面 EFGHEFGH 的边 → PQPQ 落在下底面内。
  • QCQC:QQ 在棱 FGFG 上(FGFG 是右面的边),CC 是右面 BCGFBCGF 的顶点 → QCQC 落在右面内。

第二步:在对应的展开图小正方形里描点连线。

展开图里六个小正方形分别对应六个面(对照下方展开图):

  • 中间横排从左到右依次是:上底面 ABCDABCD(对应 B,A,C,DB,A,C,D)→ 左面 ADHEADHE(对应 A,E,D,HA,E,D,H)→ 下底面 EFGHEFGH(对应 E,F,H,GE,F,H,G)→ 右面 BCGFBCGF(对应 F,B,G,CF,B,G,C);
  • 下底面正方形正上方多出的那格是后面 DCGHDCGH;正下方多出的那格是前面 ABFEABFE。

PP、QQ 的位置由棱上的原始比例决定,展开后位置不变(展开图不改变每条棱上的比例关系):PP 落在下底面正方形的下边(EFEF 边)上,QQ 落在下底面正方形的右边(FGFG 边)上。

对应画法:

  1. CACA:在最左边"上底面"格子里,连接左上角 CC 到右下角 AA(一条对角线)。
  2. APAP:在下方"前面"格子里,从左下角 AA 连到上边上的点 PP。
  3. PQPQ:在中间"下底面"格子里,从下边上的点 PP 连到右边上的点 QQ(折线转角处,靠近 FF 角)。
  4. QCQC:在最右边"右面"格子里,从左边上的点 QQ 连到右上角 CC。

示意图

CDHDCGBAEABFPQ

(灰底两格是上下加出来的「后面」「前面」;橙色线依次是 CACA(上底面对角线)、APAP(前面内)、PQPQ(下底面内,靠近 FF 角的短转折)、QCQC(右面内)。)

验算

用「共享边比例一致」来检查:PP 是棱 EFEF 上的一点,它在展开图里出现在两处——下底面格子的下边、前面格子的上边。这两处其实是同一条棱 EFEF 展开后的两条边,只要 PP 在这两处到 EE 的距离占边长的比例相同,说明画对了。QQ 同理,检查下底面格子右边与右面格子左边上、QQ 到 FF 的比例是否一致。

再从整体折一遍看看:把六个格子按折痕折回正方体,CC(上底面格子左上角)与 CC(右面格子右上角)应该重合到同一个顶点,AA(上底面格子右下角)与 AA(前面格子左下角)应该重合——折回去后 CACA、APAP、PQPQ、QCQC 首尾相接,正好围成题目给出的四边形 APQCAPQC,与左边的立体图一致。

易错点

  • 直接照抄立体图里线段的"长相"画到展开图上,而不是先判断每条边具体落在哪个面内——展开图里同一条边在不同面上的方向可能完全不同。
  • 忘记一个顶点在展开图中可能重复出现(如 AA、CC 各出现两次),连错到了同名但位置不对的那个点上。
  • 把 PQPQ 错连成一条直的对角线,而忽略了 PP、QQ 分别在下底面正方形的两条不同边(下边和右边)上,连线其实是靠近 FF 角的一条短斜线。

方法总结

  1. 展开图问题的核心是"面对面":先确定线段的两个端点落在正方体的同一个面上,再去对应的小正方形里连线,而不要试图整体挪动或想象折叠过程。
  2. 正方体的顶点在展开图中通常会重复出现(一个顶点属于几个面,就出现几次),画图时要选对当前这条线段所在面里的那一个。
  3. 棱上的分点(如 PP、QQ)在展开图中出现的两个位置,到共享顶点的比例必须一致——这是检验展开图画得对不对的直接方法。