Question

已知正三棱锥P-ABC的底面边长为6，侧棱长为．有一动点M在侧面PAB内，它到顶点P的距离与到底面ABC的距离比为．

（1）求动点M到顶点P 的距离与它到边AB的距离之比；
（2）在侧面PAB所在平面内建立为如图所示的直角坐标系，求动点M的轨迹方程．

Answer

（1）作PO⊥底面ABC于O点，则O为△ABC的中心，连接CO并延长交AB于D，连PD，则∠PDC为侧面与底面所成二面角的平面角，作MN⊥底面于N，作NQ⊥AB于Q，连MQ，则∠MQN为侧面与底面所成二面角的平面角，从而MQ=2MN，即可求出M到顶点P的距离与它到边AB的距离之比．
（2）设M点的坐标为（x，y），根据建立等式关系，求出点M的轨迹，然后求出x和y的范围，从而求出所求．
【解析】

（1）作PO⊥底面ABC于O点，则O为△ABC的中心，连接CO并延长交AB于D，连PD，则∠PDC为侧面与底面所成二面角的平面角．∵AB=6，∴∴∠PDO=30°----------------------------4′
作MN⊥底面于N，作NQ⊥AB于Q，连MQ，则∠MQN为侧面与底面所成二面角的平面角，∴∠MQN=30°．
于是，MQ=2MN，有题意，∴
即M到顶点P的距离与它到边AB的距离之比为---------------------------8′
（2）设M点的坐标为（x，y），由，P（0，2）得：，化简得：x2-y2-4y+4=0------12′
直线PB的方程为，由，解得
综上，M点的轨迹方程为x2-y2-4y+4=0-----------------------14′