如图,在直三棱柱A1B1C1-ABC中,∠BAC=π2,AB=AC=A1A=1,已知G与E分别是棱A1B1和CC1的中点,D与F分别是线段AC与AB上的动点(不包括端点).若GD⊥EF,则线段DF的长度的取值范围是(  )A. [15,1)B. [15,2)C. [1,2)D. [15,2)

问题描述:

如图,在直三棱柱A1B1C1-ABC中,∠BAC=

π
2
,AB=AC=A1A=1,已知G与E分别是棱A1B1和CC1的中点,D与F分别是线段AC与AB上的动点(不包括端点).若GD⊥EF,则线段DF的长度的取值范围是(  )
A. [
1
5
,1)
B. [
1
5
,2)
C. [1,
2

D. [
1
5
2

建立如图所示的空间直角坐标系,则A(0,0,0),E(0,1,

1
2
),
G(
1
2
,0,1),F(x,0,0),D(0,y,0)由于
GD⊥EF,所以   x+2y-1=0
DF=
x2+y2
=
5y2−4y+1
=
5(y−
2
5
)
2
+
1
5

∵0<x<1,0<y<1,
∴0<y<
1
2

当y=
2
5
时,线段DF长度的最小值是
1
5

当y=0时,线段DF长度的最大值是1,
而不包括端点,故y=0不能取1;
故选A.
答案解析:建立空间直角坐标系,设出F、D的坐标,求出向量
DG
, 
EF
,利用GD⊥EF求得关系式,写出DF的表达式,然后利用二次函数求最值即可.
考试点:点、线、面间的距离计算;棱柱的结构特征.
知识点:本题考查棱柱的结构特征,考查空间想象能力,空间直角坐标系,数量积等知识,是中档题.