问题 选择题
在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,顶点B1到对角线BD1和到平面A1BCD1的距离分别为h和d,则下列命题中正确的是(  )
A.若侧棱的长小于底面的边长,则
h
d
的取值范围为(0,1)
B.若侧棱的长小于底面的边长,则
h
d
的取值范围为(
2
2
2
3
3
)
C.若侧棱的长大于底面的边长,则
h
d
的取值范围为(
2
3
3
,1)
D.若侧棱的长大于底面的边长,则
h
d
的取值范围为(
2
3
3
,+∞)
答案

设底面边长为1,侧棱长为λ(λ>0),

过B1作B1H⊥BD1,B1G⊥A1B.

在Rt△BB1D1中,B1D1=

2
B1D=
λ2+2

由三角形面积关系得:

h=B1H=

B1D1•BB1
B1D
=
2
λ
λ2+2

设在正四棱柱中,由于BC⊥AB,BC⊥BB1

所以BC⊥平面AA1B1B,于是BC⊥B1G,

所以B1G⊥平面AB1CD1

故B1G为点到平面A1BCD1的距离,

在Rt△A1B1B中,又由三角形面积关系得d=B1G=

A1B1•BB1
A1B
=
λ
λ2+1

于是

h
d
=
2
λ2+1
λ2+2
=
2
1-
1
λ2+2

于是当λ>1,所以λ2+2>3,

2
3
<1-
1
λ2+2
<1,

所以

h
d
∈(
2
3
3
,1);

故选C.

多项选择题
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