若空间三条直线 $a,b,c$ 两两成异面直线,则与 $a,b,c$ 都相交的直线有 \((\qquad)\) 条.
【难度】
【出处】
2008年复旦大学优秀高中生文化水平选拔测试
【标注】
【答案】
D
【解析】
以立方体中三条两两异面的棱为例,配示意图如下:
在直线 $a$ 上任取点 $A$,设点 $A$ 与直线 $c$ 确定的平面为 $\alpha_A$,那么这样的平面有无数个,且这些平面都交于直线 $c$.
与直线 $b$ 相交的平面 $\alpha(A)$ 有无数个,这是因为直线 $b$ 至多和这些平面中的一个平行,否则假设 $b$ 与 $\alpha_{A}$ 和 $\alpha_{A'}$ 均平行,那么 $b$ 和 $A,A'$ 所确定的平面与 $\alpha_{A},\alpha_{A'}$ 的交线 $l_1,l_2$ 均与 $b$ 平行.
考虑 $l_1,l_2$ 形成的平面与平面 $\alpha_{A},\alpha_{A'}$,根据透视原理,它们两两的交线两两平行,于是 $b\parallel c$,矛盾.
设直线 $b$ 与平面 $\alpha_A$ 相交于点 $B_A$,考虑直线 $AB_A$,当 $A$ 变化时一系列直线 $AB_A$ 中至多只有一条与 $c$ 平行,否则 $AB_{A}\parallel A'B_{A'}\parallel c$,于是 $A,B_{A},A',B_{A'}$ 四点共面,进而 $a,b$ 共面,矛盾.这样就构造出了无数条符合题意的直线 $AB_A$.

与直线 $b$ 相交的平面 $\alpha(A)$ 有无数个,这是因为直线 $b$ 至多和这些平面中的一个平行,否则假设 $b$ 与 $\alpha_{A}$ 和 $\alpha_{A'}$ 均平行,那么 $b$ 和 $A,A'$ 所确定的平面与 $\alpha_{A},\alpha_{A'}$ 的交线 $l_1,l_2$ 均与 $b$ 平行.
考虑 $l_1,l_2$ 形成的平面与平面 $\alpha_{A},\alpha_{A'}$,根据透视原理,它们两两的交线两两平行,于是 $b\parallel c$,矛盾.
设直线 $b$ 与平面 $\alpha_A$ 相交于点 $B_A$,考虑直线 $AB_A$,当 $A$ 变化时一系列直线 $AB_A$ 中至多只有一条与 $c$ 平行,否则 $AB_{A}\parallel A'B_{A'}\parallel c$,于是 $A,B_{A},A',B_{A'}$ 四点共面,进而 $a,b$ 共面,矛盾.这样就构造出了无数条符合题意的直线 $AB_A$.
题目
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解析
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