18.(本小题满分12分)
在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,侧棱是底面边长的2倍,P是侧棱CC1上的任一点.
(1)求证:不论P在侧棱CC1上何位置,总有BD⊥AP;
(2)若CC1=3C1P,求平面AB1P与平面ABCD所成二面角的余弦值;
(3)当P点在侧棱CC1上何处时,AP在平面B1AC上的射影是∠B1AC的平分线.
解(1)由题意可知,不论P点在棱CC1上的任何位置,AP在底面ABCD内射影都是
AC,
, 
(2)延长B1P和BC,设B1P∩BC=M,连结AM,则AM=平面AB1P∩平面ABCD. 过B作BQ⊥AM于Q,连结B1Q,由于BQ是B1;Q在底面ABCD内的射影,所以B1Q⊥AM,故∠B1QB就是所求二面角的平面角,依题意,知CM=2B1C1,从而BM=3BC. 所以
. 在
中,
,

得
为所求.
(3)设CP=a,BC=m,则BB1=2m,C1P=2m-a,从而

在
依题意,得
.
.
.
即

故P距C点的距离是侧棱的
别解:如图,建立空间直角坐标系.
设


依题意,得
即
故P距C点的距离是侧棱的