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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,CPm.

(1) m1,求异面直线APBD1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.

答案

 (1) 建立如图所示的空间直角坐标系,则A(100)B(110)P(01m)C(010)D(000)B1(112)D1(002)

所以  =(1,-12)(111)

 ,

即异面直线APBD1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

(110)(102)(11m)

设平面AB1D1的法向量为n(xyz)

则由 x2,得平面AB1D1的法向量为n(2,-21)

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.

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