题目内容

【题目】如图5,在四棱锥P-ABCD中,PA平面ABCD,AB=4,BC=3,AD=5,DAB=ABC=90°,E是CD的中点.

)证明:CD平面PAE;

)若直线PB与平面PAE所成的角和PB与平面ABCD所成的角相等,求四棱锥P-ABCD的体积.

【答案】(1)证明略

(2)

【解析】

解法1(如图(1)),连接AC,由AB=4,

E是CD的中点,所以

所以

内的两条相交直线,所以CD平面PAE.

)过点B作

由()CD平面PAE知,BG平面PAE.于是为直线PB与平面PAE

所成的角,且.

知,为直线与平面所成的角.

由题意,知

因为所以

所以四边形是平行四边形,故于是

中,所以

于是又梯形的面积为所以四棱锥的体积为

解法2:如图(2),以A为坐标原点,所在直线分别为建立空间直角坐标系.设则相关的各点坐标为:

)易知因为

所以是平面内的两条相交直线,所以

()由题设和()知,分别是的法向量,而PB与

所成的角和PB与所成的角相等,所以

由()知,

解得.又梯形ABCD的面积为,所以四棱锥的体积为.

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