直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=AB=AC=1,E,F分别是CC1,BC的中点,AE⊥A1B1,D为棱A1B1上的点.(1)证明:AB⊥AC;(2)证明:DF⊥AE;(3)是否存在一点D,使得平面DEF与平面ABC所成锐二面角的余弦值为?若存在,说明点D的位置,若不存在,说明理由.
的有关信息介绍如下:(1)证明:∵AE⊥A1B1,A1B1∥AB,∴AE⊥AB,
又∵AA1⊥AB,AA1∩AE=A,∴AB⊥面A1ACC1.
又∵AC⊂面A1ACC1,∴AB⊥AC,
(2)以A为原点建立如图所示的空间直角坐标系A-xyz,
则有,
设且λ∈(0,1),
即(x,y,z-1)=λ(1,0,0),则D(λ,0,1),∴,
∵,∴,所以DF⊥AE;
(3)结论:存在一点D,使得平面DEF与平面ABC所成锐二面角的余弦值为,理由如下:
由题可知面ABC的法向量,设面DEF的法向量为,
则,
∵,
∴,即,
令z=2(1-λ),则.
∵平面DEF与平面ABC所成锐二面角的余弦值为,
∴,
即,
解得或(舍),
所以当D为A1B1中点时满足要求.