已知点P在正方体ABCD-A1B1C1D1的对角线BD1上运动,设D1P/D1B=x,当∠APC为锐角时,求

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  • 以D为原点、DC所在直线为x轴、DA所在直线为y轴、DD1所在直线为z轴建立空间直角坐标系,并使点B1位于第一卦限内.

    ∵ABCD-A1B1C1D1是棱长为1的正方体,∴容易得出:B、D1的坐标依次是:

    B(1,1,0)、D1(0,0,1).得:向量D1B=(1,1,-1).

    ∵D1P/D1B=x,∴向量D1P=x向量D1B=(x,x,-x).

    ∵ABCD-A1B1C1D1是棱长为1的正方体,∴容易得出:A、C的坐标依次是:

    A(0,1,0)、(1,0,0),又D1的坐标为(0,0,1),

    向量D1A=(0,1,-1)、向量D1C=(1,0,-1)、向量AC=(1,-1,0).

    由向量D1P=(x,x,-x)、向量D1A=(0,1,-1)、向量D1C=(1,0,-1),得:

    向量PA=(-x,1-x,x-1)、向量PC=(1-x,-x,x-1),

    ∴向量PA·向量PC=x^2-x+x^2-x+x^2-2x+1=3x^2-4x+1,

    |向量PA|=√[x^2+(1-x)^2+(x-1)^2]=√[x^2+2(x-1)^2],

    |向量PC|=√[(1-x)^2+x^2+(x-1)^2]=√[x^2+2(x-1)^2],

    ∴|向量PA||向量PC|=x^2+2(x-1)^2.

    ∵∠APC为锐角,∴cos∠APC>0,

    ∴cos∠APC=向量PA·向量PC/(|向量PA||向量PC|)>0,

    ∴(3x^2-4x+1)/[x^2+2(x-1)^2]>0,

    ∵x^2+2(x-1)^2>0,∴3x^2-4x+1>0,∴(3x-1)(x-1)>0(因为在正方体内部,所以x>0)

    即:满足条件的λ的取值范围是(0,1/3)∪(1,+无穷)解答完毕,请指教