(2013?莱芜二模)已知正三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=2,AA1=3,点D为AC的中点,点E在线段AA1上(I)当AE:E
(2013?莱芜二模)已知正三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=2,AA1=3,点D为AC的中点,点E在线段AA1上(I)当AE:EA1=1:2时,求证DE⊥BC1;(Ⅱ...
(2013?莱芜二模)已知正三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=2,AA1=3,点D为AC的中点,点E在线段AA1上(I)当AE:EA1=1:2时,求证DE⊥BC1;(Ⅱ)是否存在点E,使二面角D-BE-A等于60°若存在求AE的长;若不存在,请说明理由.
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(Ⅰ)证明:如图,
连结DC1,因为ABC-A1B1C1为正三棱柱,所以△ABC为正三角形,
又因为D为AC的中点,所以BD⊥AC,
又平面ABC⊥平面ACC1A1,所以BD⊥平面ACC1A1,所以BD⊥DE.
因为AE:EA1=1:2,AB=1,AA1=
,所以AE=
,AD=1,
所以在Rt△ADE中,∠ADE=30°,在Rt△DCC1中,∠C1DC=60°,
所以∠EDC1=90°,即ED⊥DC1,
所以ED⊥平面BDC1,又BC1?面BDC1,所以ED⊥BC1.
(Ⅱ)解:存在点E,使二面角D-BE-A等于60°.
事实上,假设存在点E满足条件,设AE=h.
取A1C1的中点D1,连结DD1,则DD1⊥平面ABC,所以DD1⊥AD,DD1⊥BD,
分别以DA、DB、DD1所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系D-xyz,
则A(1,0,0),B(0,
,0),E(1,0,h),
所以
=(0,
,0),
=(1,0,h),
连结DC1,因为ABC-A1B1C1为正三棱柱,所以△ABC为正三角形,
又因为D为AC的中点,所以BD⊥AC,
又平面ABC⊥平面ACC1A1,所以BD⊥平面ACC1A1,所以BD⊥DE.
因为AE:EA1=1:2,AB=1,AA1=
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所以在Rt△ADE中,∠ADE=30°,在Rt△DCC1中,∠C1DC=60°,
所以∠EDC1=90°,即ED⊥DC1,
所以ED⊥平面BDC1,又BC1?面BDC1,所以ED⊥BC1.
(Ⅱ)解:存在点E,使二面角D-BE-A等于60°.
事实上,假设存在点E满足条件,设AE=h.
取A1C1的中点D1,连结DD1,则DD1⊥平面ABC,所以DD1⊥AD,DD1⊥BD,
分别以DA、DB、DD1所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系D-xyz,
则A(1,0,0),B(0,
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所以
DB |
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DE |
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