如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD,AB=AD,E是线段PD上的点,F是线段AB上的点,且.
(Ⅰ)当λ=1时,证明DF⊥平面PAC;
(Ⅱ)是否存在实数λ,使异面直线EF与CD所成的角为60°?若存在,试求出λ的值;若不存在,请说明理由.
网友回答
(Ⅰ)证明:以A为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系.
当λ=1时,则F为AB的中点,设PA=AD=1,则AB=PD=,则
A(0,0,0),C(,1,0),P(0,0,1),D(0,1,0),F().
∴,,=(0,0,1).
∴,,
∴,.
∵AC∩AP=A
∴DF⊥平面PAC;
(Ⅱ)解:设PA=AD=1,则AB=PD=,则A(0,0,0),C(,1,0),P(0,0,1),D(0,1,0),.
∵,
∴F(,0,0),E(0,).
∴=,,∴.
依题意,有,
∵λ>0,∴,∴λ=.
∴存在实数λ=,使异面直线EF与CD所成的角为60°.
解析分析:(Ⅰ)以A为坐标原点,建立空间直角坐标系,用坐标表示向量,证明,,即可证得DF⊥平面PAC;(Ⅱ)设PA=AD=1,则AB=PD=,确定=,,利用向量的夹角公式,及异面直线EF与CD所成的角为60°,建立方程即可得到结论.
点评:本题考查线面垂直,考查线线角,考查利用空间向量解决立体几何问题,关键是建立坐标系,用坐标表示点与向量.