题目内容
(本小题满分14分)如图,在四棱锥中,底面ABCD是正方形,侧棱底面ABCD,,E是PC的中点,作交PB于点F.
(I) 证明:PA∥平面EDB;
(II) 证明:PB⊥平面EFD;
(III) 求三棱锥的体积.
(I) 证明:PA∥平面EDB;
(II) 证明:PB⊥平面EFD;
(III) 求三棱锥的体积.
解:(1)证明:连结AC,AC交BD于O,连结EO
∵底面ABCD是正方形,∴点O是AC的中点
在中,EO是中位线,∴PA // EO
而平面EDB且平面EDB,
所以,PA // 平面EDB. ................4分
(2)证明:∵PD⊥底面ABCD且底面ABCD,∴
∵PD=DC,可知是等腰直角三角形,而DE是斜边PC的中线,
∴ ①
同样由PD⊥底面ABCD,得PD⊥BC
∵底面ABCD是正方形,有DC⊥BC,∴BC⊥平面PDC
而平面PDC,∴ ②
由①和②推得平面PBC
而平面PBC,∴
又且,所以PB⊥平面EFD
.................8分
(3)∵,
由PD⊥平面ABCD,∴PD⊥BC,
又∵BC⊥CD,PD∩CD=D,∴BC⊥平面PCD,
∴BC⊥PC.
在△BDE中,,
∴ ,即DE⊥BE.
而由(2),PB⊥平面EFD,有PB⊥DE,因而DE⊥平面BEF,
在Rt△BPD中,,;Rt△BEF中,.
∴. ........14分
∵底面ABCD是正方形,∴点O是AC的中点
在中,EO是中位线,∴PA // EO
而平面EDB且平面EDB,
所以,PA // 平面EDB. ................4分
(2)证明:∵PD⊥底面ABCD且底面ABCD,∴
∵PD=DC,可知是等腰直角三角形,而DE是斜边PC的中线,
∴ ①
同样由PD⊥底面ABCD,得PD⊥BC
∵底面ABCD是正方形,有DC⊥BC,∴BC⊥平面PDC
而平面PDC,∴ ②
由①和②推得平面PBC
而平面PBC,∴
又且,所以PB⊥平面EFD
.................8分
(3)∵,
由PD⊥平面ABCD,∴PD⊥BC,
又∵BC⊥CD,PD∩CD=D,∴BC⊥平面PCD,
∴BC⊥PC.
在△BDE中,,
∴ ,即DE⊥BE.
而由(2),PB⊥平面EFD,有PB⊥DE,因而DE⊥平面BEF,
在Rt△BPD中,,;Rt△BEF中,.
∴. ........14分
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