题目内容

【题目】如图,在棱长为2的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,E,F,M,N分别是棱AB,AD,A1B1 , A1D1的中点,点P,Q分别在棱DD1 , BB1上移动,且DP=BQ=λ(0<λ<2)

(1)当λ=1时,证明:直线BC1∥平面EFPQ;
(2)是否存在λ,使面EFPQ与面PQMN所成的二面角为直二面角?若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由.

【答案】
(1)证明:以D为原点,射线DA,DC,DD1分别为x,y,z轴的正半轴,建立坐标系,则B(2,2,0),C1(0,2,2),E(2,1,0),F(1,0,0),P(0,0,λ),

=(﹣2,0,2), =(﹣1,0,λ), =(1,1,0)

λ=1时, =(﹣2,0,2), =(﹣1,0,1),

=2

∴BC1∥FP,

∵FP平面EFPQ,BC1平面EFPQ,

∴直线BC1∥平面EFPQ;


(2)解:设平面EFPQ的一个法向量为 =(x,y,z),则

∴取 =(λ,﹣λ,1).

同理可得平面MNPQ的一个法向量为 =(λ﹣2,2﹣λ,1),

若存在λ,使面EFPQ与面PQMN所成的二面角为直二面角,则

=λ(λ﹣2)﹣λ(2﹣λ)+1=0,∴λ=1±

∴存在λ=1± ,使面EFPQ与面PQMN所成的二面角为直二面角.


【解析】(1)建立坐标系,求出 =2 ,可得BC1∥FP,利用线面平行的判定定理,可以证明直线BC1∥平面EFPQ;(2)求出平面EFPQ的一个法向量、平面MNPQ的一个法向量,利用面EFPQ与面PQMN所成的二面角为直二面角,建立方程,即可得出结论.
【考点精析】通过灵活运用直线与平面平行的判定,掌握平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行;简记为:线线平行,则线面平行即可以解答此题.

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