(2013?东莞一模)如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AD=AA1=1,AB>1,点E在棱AB上移动,小蚂蚁从点A沿长
(2013?东莞一模)如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AD=AA1=1,AB>1,点E在棱AB上移动,小蚂蚁从点A沿长方体的表面爬到点C1,所爬的最短路程为2...
(2013?东莞一模)如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AD=AA1=1,AB>1,点E在棱AB上移动,小蚂蚁从点A沿长方体的表面爬到点C1,所爬的最短路程为22.(1)求证:D1E⊥A1D;(2)求AB的长度;(3)在线段AB上是否存在点E,使得二面角D1-EC-D的大小为π4.若存在,确定点E的位置;若不存在,请说明理由.
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解:(1)证明:连接AD1,由长方体的性质可知:
AE⊥平面AD1,∴AD1是ED1在
平面AD1内的射影.又∵AD=AA1=1,
∴AD1⊥A1D
∴D1E⊥A1D1(三垂线定理)
(2)设AB=x,∵四边形ADD1A是正方形,
∴小蚂蚁从点A沿长方体的表面爬到
点C1可能有两种途径,
如图甲的最短路程为|AC1|=
如图乙的最短路程为|AC1=
=
∵x>1
∴x2+2x+2>x2+2+2=x2+4
∴
=2
∴x=2(9分)
(3)假设存在连接DE,设EB=y,过点D在平面ABCD内作DH⊥EC,连接D1H,则∠D1HD为二面角D1-EC-D的平面角,
∴∠D1HD=
,
∴DH=DD1=1在R△EBC内,EC=
,而EC?DH=DC?AD,
即存在点E,且离点B为
AE⊥平面AD1,∴AD1是ED1在
平面AD1内的射影.又∵AD=AA1=1,
∴AD1⊥A1D
∴D1E⊥A1D1(三垂线定理)
(2)设AB=x,∵四边形ADD1A是正方形,
∴小蚂蚁从点A沿长方体的表面爬到
点C1可能有两种途径,
如图甲的最短路程为|AC1|=
x2+4 |
如图乙的最短路程为|AC1=
(x+1)2+1 |
x2+2x+2 |
∵x>1
∴x2+2x+2>x2+2+2=x2+4
∴
x2+4 |
2 |
(3)假设存在连接DE,设EB=y,过点D在平面ABCD内作DH⊥EC,连接D1H,则∠D1HD为二面角D1-EC-D的平面角,
∴∠D1HD=
π |
4 |
∴DH=DD1=1在R△EBC内,EC=
y2+1 |
即存在点E,且离点B为
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