如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=√2,AB=1,AD=2,E为BC的中点(1)求二面角A1-DE-A

1个回答

  • 以A为原点,分别以AB,AD,AA1为x,y,z轴,

    建立直角坐标系,

    则A(0,0,0),E(1,1,0),D(0,2,0),A1(0,0,√2)

    向量DE=(1,-1,0),AD=(0,2,0),A1D=(0,2,-√2)

    设平面A1DE的一个法向量为m=(x,y,z)

    ∴m●DE=0,m●A1D=0

    ∴{x-y=0

    {2y-√2z=0

    取y=1,x=1,z=√2

    ∴m=(1,1,√2)

    又平面ADE的一个法向量为AA1=(0,0,√2)

    ∴cos=m●AA1/(|m||AA1|)=2/(2*√2)=√2/2

    令二面角A1-DE-A的大小为θ,则θ为锐角

    ∴cosθ=√2/2,θ=45º

    即二面角A1-DE-A的大小为45º

    (2)

    ∵△A1DE的重心为G

    ∴xG=(0+0+1)=1/3

    yG=(0+2+0)=2/3

    zG=(0+0+√2)/3=√2/3

    ∴G(1/3,2/3,√2/3)

    设M(0,b,0),b∈[0,2]

    ∴MG=(1/3,2/3-b,√2/3)

    若MG⊥平面A1DE

    则MG//m

    即(1/3,2/3-b,√2/3)=λ(1,1,√2)

    ∴2/3-b=1/3

    ∴b=1/3

    ∴在棱AD上存在一点M(0,1/3,0),

    即AG=1/6*AD,使MG⊥平面A1DE