Question

已知ABC是边长为3的等边三角形，点D、E分别是边AB、AC上的点，且满足==.将ADE沿DE折起到1ADE的位置，并使得平面A1DE⊥平面BCED.

    （Ⅰ）求证：A1D⊥EC；
（Ⅱ）设P为线段BC上的一点，试求直线PA1与平面A1BD所成角的正切的最大值．

Answer 1

证明:(1)因为等边△的边长为3,且,

所以,. 在△中,,

由余弦定理得.

 因为,

所以. ………………………3分

折叠后有,

因为平面平面  , 又平面平面,

平面,,所以平面

故A1D⊥EC.…………6分

（2）法一:由(1)的证明,可知,平面.

以为坐标原点,以射线、、分别为轴、轴、轴的正半轴,建立空间直角坐标系如图 , 作于点,连结、 ，设, 则,, ,

所以,,,

所以

因为平面, 所以平面的一个法向量为…8分

设直线与平面所成的角为,

所以,  

①若则……9分

②若则

令

因为函数在上单调递增，所以

即

所以

故所求的最大值为 （此时点P与C重合）…………12分

法二:如图,作于点,连结、 ，

由(1)有平面,而平面,

所以,又, 所以平面

所以是直线与平面所成的角  , ………………………8分

设,则,,DH=BD-BH=2-

所以A1H=

所以在△中,tan=

①若x=0，则tan=……………9分

②若则tan=

令

因为函数在上单调递增，所以

所以tan的最大值为（此时点P与C重合）…………12分