题目内容

(本小题满分14分)

已知一个四棱锥PABCD的三视图如下,E是侧棱PC上的动点。

(1)求四棱锥PABCD的体积;

(2)是否不论点E在何位置,都有BDAE?证明你的结论;

(3)若点EPC的中点,求二面角DAEB的大小.

(1)解:由该四棱锥的三视图可知,该四棱锥PABCD的底面是边长为1的正方形,

侧棱PC⊥底面ABCD,且PC=2. ----------------------

-------2分

----------------------------4分

(2) 不论点E在何位置,都有BDAE---------------------------------------5分

证明如下:连结AC,∵ABCD是正方形

BDACPC⊥底面ABCDBD平面ABCD ∴BDPC------7分

又∵BD⊥平面PAC 

∵不论点E在何位置,都有AE平面PAC 

∴不论点E在何位置,都有BDAE ----------------------------10分

(3) 解法1:在平面DAE内过点DDGAEG,连结BG

CD=CB,EC=EC, ∴Rt△ECD≌Rt△ECB

ED=EB, ∵AD=AB  ∴△EDA≌△EBA

BGEA ∴∠DGB为二面角DEAB的平面角---------------12分

BCDE,   ADBC  ∴ADDE

在Rt△ADE==BG

在△DGB中,由余弦定理得

∴∠DGB = …..14分

[解法2:以点C为坐标原点,CD所在的直线为轴建立空间直角坐标系如图示:

,从而 

设平面ADE和平面ABE的法向量分别为m=(a,b,c),n=

由法向量的性质可得:

,则,∴m=(1,0,1),n=(0,-1,-1) ------13分

设二面角DAEB的平面角为θ,则 , ∴

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