每日一题:2026-09-22

题目

若 、 为平面上两个定点,则满足 为常数的动点 的轨迹是直线,满足 的动点 的轨迹是圆。将此性质类比到空间中,解决下列问题:

已知点 、、、 为空间中四个定点,,且 、、 两两的夹角都是 ,若动点 满足 ,动点 满足 ,则 的最小值是 。

参考解答 解析: 思路:先由类比分别确定 、 的轨迹(一张平面、一个球面),再把 的最小值化为「球心到平面的距离 减去球的半径 」。 一、 的轨迹是一个平面 由 得 。取点 使 ,则 ,且 所以动点 的轨迹是过点 且以 为法向量的平面,记作 。 (直观理解: 说明 在 方向上的投影恒为 ,故 在与 垂直的平面 上; 是平面上沿 方向最「正」的那个点。) 二、 的轨迹是一个球面 即 ,由圆的 Thales 定理类比可知: 在以线段 为直径的球面上,球心 为 的中点,半径 。 由 及两两夹角 , 故 ,。 三、化为球心到平面的距离 的最小值就是球心 到平面 的距离 减去半径 。因为 是 的中点,所以 ,从而 。又 ,,于是 即球面与平面 恰好相切(),切点既在球面上又在平面上,、 同时取作该切点时 取得最小值 。 答案: