Question

（理）如图，矩形ABCD中，AB=1，BC=a，PA⊥平面ABCD
（1）问BC边上是否存在Q点，使⊥，说明理由．
（2）问当Q点惟一，且cos＜，＞=时，求点P的位置．

Answer

（1）建立空间直角坐标系A一xyz，设P，D，Q的坐标，求得向量坐标，利用⊥，可方程，利用判别式，即可得到结论；
（2）当Q点惟一时，由5题知，a=2，y=1，利用cos＜，＞=，建立方程，即可求点P的位置．
（理）【解析】
（1）如答图9-6-2所示，建立空间直角坐标系A一xyz，设P（0，0，z），D（0，a，0），Q（1，y，0），

则=（1，y，-z），=（-1，a-y，0），且⊥，
∴•=-1+y（a-y）=0
∴y2-ay+1=0．
∴△=a2-4．
当a＞2时，△＞0，存在两个符合条件的Q点；
当a=2时，△=0，存在惟一一个符合条件的Q点；
当a＜2时，△＜0，不存在符合条件的Q点．
（2）当Q点惟一时，由题知，a=2，y=1．
∴B（1，0，0），=（-1，0，z），=（-1，1，0）．
∴cos＜，＞===．
∴z=2．即P在距A点2个单位处．