如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=3,AC=6,D,E分别是AC,AB上的点,且DE∥BC,DE=2.将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1C⊥CD,如图2.
(1)求证:A1C⊥平面BCDE;
(2)若M是A1D的中点,求CM与平面A1BE所成角的大小;
(3)线段BC上是否存在点P,使平面A1DP与平面A1BE垂直?说明理由.
如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=3,AC=6,D,E分别是AC,AB上的点,且DE∥BC,DE=2.将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1C⊥CD,如图2.
(1)求证:A1C⊥平面BCDE;
(2)若M是A1D的中点,求CM与平面A1BE所成角的大小;
(3)线段BC上是否存在点P,使平面A1DP与平面A1BE垂直?说明理由.
【解析】试题分析:(1)证明A1C⊥平面BCDE,因为A1C⊥CD,只需证明A1C⊥DE,即证明DE⊥平面A1CD;
(2)建立空间直角坐标系,用坐标表示点与向量,求出平面A1BE法向量,
=(﹣1,0,
),利用向量的夹角公式,即可求得CM与平面A1BE所成角的大小;
(3)设线段BC上存在点P,设P点坐标为(0,a,0),则a∈,求出平面A1DP法向量为
假设平面A1DP与平面A1BE垂直,则,可求得0≤a≤3,从而可得结论.
(1)证明:∵CD⊥DE,A1D⊥DE,CD∩A1D=D,
∴DE⊥平面A1CD,
又∵A1C⊂平面A1CD,∴A1C⊥DE
又A1C⊥CD,CD∩DE=D
∴A1C⊥平面BCDE
(2)解:如图建系,则C(0,0,0),D(﹣2,0,0),A1(0,0,2),B(0,3,0),E(﹣2,2,0)
∴,
设平面A1BE法向量为
则∴
∴
∴
又∵M(﹣1,0,),∴
=(﹣1,0,
)
∴
∴CM与平面A1BE所成角的大小45°
(3)解:设线段BC上存在点P,设P点坐标为(0,a,0),则a∈
∴,
设平面A1DP法向量为
则∴
∴
假设平面A1DP与平面A1BE垂直,则,
∴3a+12+3a=0,6a=﹣12,a=﹣2
∵0≤a≤3
∴不存在线段BC上存在点P,使平面A1DP与平面A1BE垂直