如图,在长方体 ABCD - A 1 B 1 C 1 D 1 中, AA 1 = AD =1, E 为 CD 的中点.

1个回答

  • (1)见解析(2)

    (3)2

    (1)以 A 为原点,

    的方向分别为 x 轴、 y 轴、 z 轴的正方向建立空间直角坐标系(如图).设 AB = a ,则 A (0,0,0), D (0,1,0), D 1(0,1,1),

    E

    , B 1( a, 0,1),

    =(0,1,1),

    =( a, 0,1),

    .

    ·

    =-

    ×0+1×1+(-1)×1=0,

    ∴ B 1E ⊥ AD 1.

    (2)假设在棱 AA 1上存在一点 P (0,0, z 0)(0≤ z 0≤1),

    使得 DP ∥平面 B 1AE .此时

    =(0,-1, z 0).

    又设平面 B 1AE 的法向量 n =( x , y , z ).

    由 n ⊥

    , n ⊥

    ,得

    .

    取 x =1,得平面 B 1AE 的一个法向量 n =

    要使 DP ∥平面 B 1AE ,只要 n ⊥

    ,有

    - az 0=0,

    解得 z 0

    .

    又 DP ⊄平面 B 1AE ,

    ∴存在点 P ,满足 DP ∥平面 B 1AE ,此时 AP =

    .

    (3)连接 A 1D , B 1C ,由长方体 ABCD - A 1B 1C 1D 1及 AA 1= AD =1,得 AD 1⊥ A 1D .

    ∵ B 1C ∥ A 1D ,

    ∴ AD 1⊥ B 1C .

    又由(1)知 B 1E ⊥ AD 1,且 B 1C ∩ B 1E = B 1

    ∴ AD 1⊥平面 DCB 1A 1

    是平面 A 1B 1E 的一个法向量,此时

    =(0,1,1).

    与 n 所成的角为 θ ,则

    cos θ =

    .

    ∵二面角 A - B 1E - A 1的大小为30°,

    ∴|cos θ |=cos 30°,即

    解得 a =2,即 AB 的长为.2