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正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面边长为a,侧棱AA1长为ka(k>0)...

正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面边长为a,侧棱AA1长为ka(k>0),E为侧棱BB1的中点,记以AD1为棱,EAD1,A1AD1为面的二面角大小为θ.
(1)是否存在k值,使直线AE⊥平面A1D1E,若存在,求出k值;若不存在,说明理由;
(2)试比较tanθ与manfen5.com 满分网的大小.

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(1)这是一个探索性问题,对于此类问题的一般解法是先假设存在,再通过题中位置关系建立等式,看看方程有没有解,从而得出结论.设存在k值,满足题中的条件,根据面面垂直关系得方程,从而解出k=2,符合题意. (2)取A1A中点M,连接EM.在Rt△AA1D1中利用比例线段,得出MH的长度,再在Rt△EMH中利用正切的定义建立tanθ与k的关系式,最后讨论k的取值,从而得出tanθ与的三种大小关系. 【解析】 (1)存在k=2,使得AE⊥平面A1D1E 证明:若AE⊥平面A1D1E,则AE⊥A1E,于是AE2+A1E2=AA12, 即,解得k=2, ∴存在k=2,使得AE⊥平面A1D1E. (2)取A1A中点M,连接EM,在正四棱柱AC1中,EM⊥平面ADD1A1,过M作MH⊥AD1于H,连接EH,则∠MHE为二面角E-AD1-A1的平面角,即∠MHE=θ, 在Rt△AA1D1中,,即 在Rt△EMH中,, 当0<k<1时,; 当k=1时,; 当k>1时,
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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