如图,在底面边长为1,侧棱长为2的正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,P是侧棱CC1上的一点,CP=m.
(1) 若m=1,求异面直线AP与BD1所成角的余弦值;
(2) 是否存在实数m,使直线AP与平面AB1D1所成角的正弦值是?若存在,请求出m的值;若不存在,请说明理由.
如图,在底面边长为1,侧棱长为2的正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,P是侧棱CC1上的一点,CP=m.
(1) 若m=1,求异面直线AP与BD1所成角的余弦值;
(2) 是否存在实数m,使直线AP与平面AB1D1所成角的正弦值是?若存在,请求出m的值;若不存在,请说明理由.
(1) 建立如图所示的空间直角坐标系,则A(1,0,0),B(1,1,0),P(0,1,m),C(0,1,0),D(0,0,0),B1(1,1,2),D1(0,0,2).
所以 =(-1,-1,2),
=(-1,1,1).
,
即异面直线AP与BD1所成角的余弦是.
(2) 假设存在实数m,使直线AP与平面AB1D1所成的角的正弦值等于,则
=(1,1,0),
=(-1,0,2),
=(-1,1,m).
设平面AB1D1的法向量为n=(x,y,z),
则由 得
取x=2,得平面AB1D1的法向量为n=(2,-2,1).
由直线AP与平面AB1D1所成的角的正弦值等于,得
,
解得m=.
因为0≤m≤2,所以m=满足条件,
所以当m=时,直线AP与平面AB1D1所成的角的正弦值等于
.