(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),
故
=(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).
设
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