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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.

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.

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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.

(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.