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
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,...
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.
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(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)解: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=
A1B1,
∵DE∥A1B1,且DE=
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=
AA1;
(3)解: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
=(0,0,1)
设平面AEB1的法向量为
=(x,y,z),∵
=(1,1,0),
=(2,0,1)
∵由
∵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)解: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 |
∵DE∥A1B1,且DE=
1 |
2 |
∴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 |
(3)解: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 |
设平面AEB1的法向量为
n2 |
AE |
AB1 |
∵由