座標を求める質問はないので、AB=3とわかったら、
A(-√3/2,-3/2,0)、B(ー√3/2,3/2、0)、C(√3,0,0)、D(0,0,√6)
としても一般性を失わない。
するとP(-√3/2 ,3t-3/2 ,0)と書けるから
PC↑=(3√3/2 ,3/2-3t ,0)
PD↑=(√3/2 ,3/2-3t ,√6)と書けるから
PC↑・PD↑=9/4+(3/2ー3t)²=9t²-9t+9/2
|PC↑|²=9/4+(3/2-3t)²=9t²ー9t+9
|PD↑|²=3/4+(3t-3/2)²+6=9t²-9t+9で、
PC↑・PD↑=|PC↑|・|PD↑|・cosΘだから
cosΘ=(9t²-9t+9/2) / √(9t²-9t+9)・√(9t²-9t+9)
=(9t²-9t+9/2) /( 9t²-9t+9)=(t²ーt+1/2)/(t²-t+1)
以下、略
内分の公式を使うと...の意味が不明ですが、
別にぐちゃぐちゃになる要素はないと思います。