题目内容

【题目】(题文)

等边△ABC的边长为3,点D,E分别为AB,AC上的点,且满足(如图①),将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使二面角A1﹣DE﹣B成直二面角,连接A1B,A1C(如图②).

(1)求证:A1D⊥平面BCED;

(2)在线段BC上是否存在点P(不包括端点),使直线PA1与平面A1BD所成的角为60°?若存在,求出A1P的长,若不存在,请说明理由.

【答案】(1)证明见解析(2)存在;A1P

【解析】

(1)计算,利用勾股定理可证A1D⊥DE,再根据面面垂直的性质得出平面;

(2)建立空间坐标系,设,求出平面的法向量,根据线面角列方程计算的值即可得出结论.

(1)证明:由题意可知A1D=1,A1E=2,∠DAE=60°,

∴DE,

∴A1D2+DE2=A1E2,∴A1D⊥DE,

∵二面角A1﹣DE﹣B成直二面角,即平面A1DE⊥平面BDE,平面A1DE∩平面BDE=DE,

∴A1D⊥平面BCED.

(2)由(1)可知DE⊥BD,

以D为原点,以DB,DE,DA1为坐标轴建立空间坐标系D﹣xyz,如图所示,

则D(0,0,0),B(2,0,0),A1(0,0,1),C(,,0),

则(,,0),(2,0,0),令(0<λ<1),

则(2λ,λ,0),即P(2λ,λ,0),

∴(2λ,λ,﹣1),

由(1)知(0,1,0)为平面A1BD的一个法向量,

则cos,

令,解得λ,即(,,﹣1),

∴A1P.

∴线段BC上存在点P使得直线PA1与平面A1BD所成的角为60°,且A1P.

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