如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AD=AA1,AB=2,点E是棱AB上的动点.(1)证

如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AD=AA1,AB=2,点E是棱AB上的动点.

(1)证明D1E⊥A1D;

(2)若E为AB的中点,求异面直线AD1与EC所成的角;

(3)若二面角D1-EC-D为45°时,求EB的长.

答案

解:(1)证明:∵EA⊥平面AD1,而AD=AA1

∴A1D⊥AD1    ∴D1E⊥A1D

(2)设DC中点为F,易知AF∥EC,连结D1F

∴∠D1AF为异面直线AD1与CE所成的角

∵AB=2,AD=AA1=1,E、F为中点

∴AD1=AF=D1F=

∴∠D1AF=60°  ∴AD1与CE所成的角为60° 

(3)过D作DG⊥CE于C,连结D1G,∵D1D⊥平面DB

∴EC⊥D1C

∴∠D1GD为二面角Dl—EC—D的平面角,即∠D1GD=45°

故DG=D1D=1,易知△BCE∽△GDC

  ∴EC=2  ∴BE=

向量法:

(1)以D为原点,DA为x轴建立空间坐标系,则D(0,0,0),D1 (0,0,1),E(1,x,0),A1 (1,0,1)

=(1,x,-1) =(-1,0,-1)

·=l×(-1)+x×0+(-1)×(-1)=0

∴D1E⊥A1D

(2)∵E(1,1,0)  C(0,2,0)  A(1,0,0)  D(0,0,1)

=(-1,0,1) =(-1,1,0)

∴cos(

)=

∴AD1与EC所成的角为60°

(3)设E(1,2-x,0)  C(0,2,0)  D:(0,0,1)

=(-1,x,0)   =(0,2,-1)

设平面D1EC的一个法向量n=(a,b,c)

由n·

=0,得-a+bx=0

由n·

=0,得2b-c=0

∴可取n=(x,1,2),

=(0,0,1)

∴cos(n

)=

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