Question

【題目】如圖，已知直三棱柱ABC﹣A1B1C1中，∠ACB=90°，E是棱CC1上的動點(diǎn)，F(xiàn)是AB的中點(diǎn)，AC=BC=2，AA1=4．

（1）當(dāng)E是棱CC1的中點(diǎn)時，求證：CF∥平面AEB1；
（2）在棱CC1上是否存在點(diǎn)E，使得二面角A﹣EB1﹣B的大小是45°？若存在，求出CE的長，若不存在，請說明理由．

Answer 1

【答案】
（1）解：取AB1中點(diǎn)M，連接EM、FM

∵△AB1B中，M、F分別是AB、AB1的中點(diǎn)，

∴MF∥B1B且MF= B1B，

又∵矩形BB1C1C中，CE∥B1B且CE= B1B，

∴MF∥CE且MF=CE，可得四邊形MFCE是平行四邊形

∴CF∥EM

∵CF平面EAB1，EM平面EAB1，

∴CF∥平面AEB1

（2）解：以CA、CB、CC1為x、y、z軸，建立如圖空間直角坐標(biāo)系，

可得A（2，0，0），B1（0，2，4），設(shè)CE=m，得E（0，0，m）

∴ =（﹣2，0，m）， =（﹣2，2，4）

設(shè)平面AEB1的法向量為 =（x，y，z）

則有 ，解之并取z=2，得 =（m，m﹣4，2）

∵平面EB1B的法向量為 =（2，0，0），

∴當(dāng)二面角A﹣EB1﹣B的大小是45°時，有

cos＜ ， ＞= = ，解之得m= ．

因此，在棱CC1上存在點(diǎn)E，當(dāng)CE= 時，二面角A﹣EB1﹣B的大小是45°．

【解析】（1）根據(jù)題意作出輔助線，由已知條件可得線線平行進(jìn)而得出直線與平面平行。（2）根據(jù)題意建立空間直角坐標(biāo)系，分別求出各個點(diǎn)以及向量的坐標(biāo)，設(shè)出平面AEB1的法向量再根據(jù)法向量和向量AE的數(shù)量積等于零求出法向量的坐標(biāo)，再根據(jù)數(shù)量積的運(yùn)算公式結(jié)合二面角A﹣EB1﹣B的大小求出余弦值進(jìn)而得到m的值，即可得證點(diǎn)E的存在。
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解直線與平面垂直的判定的相關(guān)知識，掌握一條直線與一個平面內(nèi)的兩條相交直線都垂直，則該直線與此平面垂直；注意點(diǎn)：a)定理中的“兩條相交直線”這一條件不可忽視；b)定理體現(xiàn)了“直線與平面垂直”與“直線與直線垂直”互相轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想．