【題目】如圖,以棱長為1的正方體的具有公共頂點的三條棱所在直線為坐標軸,建立空間直角坐標系Oxyz,點P在對角線AB上運動,點Q在棱CD上運動.

(1)當P是AB的中點,且2|CQ|=|QD|時,求|PQ|的值;

(2)當Q是棱CD的中點時,試求|PQ|的最小值及此時點P的坐標.

【答案】(1) (2) 點P的坐標為(), 最小值為.

【解析】

(1)根據(jù)正方體的性質(zhì)可得的坐標,由兩點間的距離公式計算可得結(jié)果;(2)根據(jù)題意,設(shè)點的橫坐標為,得.由,可得,可得的坐標為,進而可以用表示的長,結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì)分析可得結(jié)果.

(1)因為正方體的棱長為1,P是AB的中點,所以P().

因為2|CQ|=|QD|,所以|CQ|=,所以Q(0,1,).

由兩點間的距離公式得:

|PQ|=.

(2)如圖,過點P作PE⊥OA于點E,則PE垂直于坐標平面xOy.

設(shè)點P的橫坐標為x,則由正方體的性質(zhì)可得點P的縱坐標也為x.

由正方體的棱長為1,得|AE|= (1-x).

因為,

所以|PE|==1-x,

所以P(x,x,1-x).

又因為Q(0,1,),

所以|PQ|=

所以當x=時,|PQ|min=,即當點P的坐標為(),

即P為AB的中點時,|PQ|的值最小,最小值為.

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