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如图,已知正四棱柱ABCD—A1B1C1D1中,AB=2,AA1=4,E为BC的中点,F为直线CC1上的动点,设.

(1)当λ=3时,求EF与平面ABCD所成的角:

(2)当λ=1时,求二面角F—DE—C的大小(用反三角函数表示);

(3)当λ为何值时,有BD1⊥EF?

答案

解:(1)如图建立空间直角坐标系,则D(0,0,0),E(1,2,0).

当λ=3时,F(0,2,1),

=(-1,0,1).

设平面ABCD的法向量为n,

则n=(0,0,1).

与n的夹角为θ,

则cosθ==.

∴EF与平面ABCD所成的角为45°.

(2)当λ=1时,F(0,2,2),

=(-1,0,2),=(0,2,2).

设平面DEF的法向量为m,则m=0,m=0,

∴m=(2,-1,1),

∴cos〈m,n〉==.

∴二面角F—DE—C的大小arccos.

(3)显然D1(0,0,4),B(2,2,0),设F(0,2,t),

=(-1,0,t),=(-2,-2,4).

要使EF⊥BD1,只要·=0,2+4t=0,t=-.

∴λ=-9.


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