题目
如图,三棱柱ABC—A1B1C1中,AA1⊥面ABC,BC⊥AC,BC=AC=2,AA1=3,D为AC的中点. (1)求证:AB1//面BDC1; (2)求二面角C1—BD—C的余弦值; (3)在侧棱AA??1上是否存在点P,使得CP⊥面BDC1?并证明你的结论.
答案:(1)见解析 (2) (3)见解析 解析: (1)连接B1C,交BC1于点O,则O为B1C的中点, ∵D为AC中点 ∴OD∥B1A 又B1A平面BDC1,OD平面BDC1 ∴B1A∥平面BDC1 (2)∵AA1⊥面ABC,BC⊥AC,AA1∥CC1 ∴CC1⊥面ABC 则BC⊥平面AC1,CC1⊥AC 如图建系 则C1(3,0,0) B(0,0,2) D(0,1,0) C(0,0,0) ∴ 设平面C1DB的法向量为 则 又平面BDC的法向量为 ∴二面角C1—BD—C的余弦值:cos (Ⅲ)设P(h,2,0) 则 若CP⊥面BDC1 则 即(h,2,0)=λ(2,-6,3) 此时λ不存在