Решение.
а) Введём систему координат, как показано на рисунке. Поскольку ребро куба в корень
меньше его диагонали, ребро данного куба равно
Тогда точки B, D, C1 имеют координаты
соответственно.
P лежит на продолжении A1C, поэтому отрезок A1P можно рассматривать как диагональ куба с ребром
Тогда точка P имеет координаты 
Найдём расстояние от P до точек D, B и C1:

Отрезки C1B, DB и DC1 — диагонали граней куба, поэтому по теореме Пифагора
Тогда
Значит, все рёбра тетраэдра DBC1P равны, поэтому он правильный.
б) Координаты точки A:
Раcстояние от точки P до точки A равно

Ответ: 

Приведем решение Дениса Чернышева.
а) Найдем длины боковых ребер тетраэдра как длины векторов
и
:
и
Отсюда вычислим
:






Аналогично вычисляются
и 
Найдем длины ребер основания тетраэдра как длины векторов
и
:
Аналогично вычисляются
и
Все ребра равны, значит, PDBC1 — правильный тетраэдр.
б) Найдем длину вектора
:

тогда
Ответ: 
Приведём другое решение.
а) Диагональ куба в
больше его ребра:
Следовательно, 
Заметим, что
как диагонали квадратов со стороной AB. Тогда треугольник BC1D правильный.
Пусть
ABCD — квадрат, поэтому имеем: 
Поскольку
как накрест лежащие и
как вертикальные, получаем:
по двум углам, тогда 
Заметим, что треугольник
прямоугольный, тогда
откуда

В треугольнике OMC имеем:
поскольку
верно. Тогда, по теореме, обратной теореме Пифагора, ΔOMC прямоугольный, ∠M = 90°.

BO = OD (C1O — медиана),
и
— правильный, поэтому M — точка пересечения медиан, биссектрис и высот ΔBDC1, то есть центр описанной окружности.
M — центр описанной окружности треугольника BC1D и ∠C1MC = 90°, поэтому проекция точки P — точка M, тогда PB = PC1 = PD.
Заметим, что
по теореме косинусов



поэтому
— правильный тетраэдр, что и требовалось доказать.
б)
по теореме косинусов



Ответ: 