如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=AD=1,E为CD中点.

如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=AD=1,E为CD中点.
(1)求证:B1E⊥AD1
(2)在棱AA1上是否存在一点P,使得DP∥平面B1AE?若存在,求AP的长;若不存在,说明理由.
(3)若AB=2,求二面角B-AE-B1的平面角的余弦值.
xhl8013 1年前 已收到1个回答 举报

天翔商务 幼苗

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解题思路:(1)连接A1D,B1C,证明AD1⊥平面A1B1CD,即可证得结论;
(2)取AA1的中点P,AB1的中点Q,连接PQ,利用三角形的中位线的性质,可得线线平行,从而可得线面平行;
(3)建立空间直角坐标系,确定平面ABE、AEB1的一个法向量,利用向量的夹角公式,可得结论.

(1)证明:连接A1D,B1C,
∵长方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=AD=1,
∴A1D⊥AD1
∵A1B1⊥平面A1ADD1
∴AD1⊥A1B1
∵A1D∩A1B1=A1,∴AD1⊥平面A1B1CD,
∵B1E⊂平面A1B1CD,
∴B1E⊥AD1
(2)存在AA1的中点P,使得DP∥平面B1AE,证明如下:
取AA1的中点P,AB1的中点Q,连接PQ,
则PQ∥A1B1,且PQ=[1/2]A1B1
∵DE∥A1B1,且DE=[1/2]A1B1,∴PQ∥DE且PQ=DE
∴四边形PQDE为平行四边形,∴PQ∥DE
又PD⊄平面AB1E,QE⊆平面AB1E
∴PD∥平面AB1E
此时AP=[1/2]AA1
(3)因为AB⊥AA1,AB⊥AD,AA1⊥AD,建立如图所示坐标系
则A(0,0,0),A1(0,0,1),B(2,0,0),B1(2,0,1),E(1,1,0)
∵AA1⊥平面ABCD,
∴平面ABE的一个法向量

n1=(0,0,1)
设平面AEB1的法向量为

n2=(x,y,z),∵

AE=(1,1,0),

AB1=(2,0,1)
∵由

点评:
本题考点: 用空间向量求平面间的夹角;直线与平面平行的判定;直线与平面垂直的性质.

考点点评: 本题考查线面垂直,线面平行,考查面面角,考查学生分析解决问题的能力,掌握线面垂直,线面平行的判定方法是关键.

1年前

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