题目内容

【题目】如图,四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是边长为2的菱形,∠DAB=60°,AC∩BD=O,点P在底面的射影为点O,PO=3,点E为线段PD中点.

(1)求证:PB∥平面AEC;

(2)若点F为侧棱PA上的一点,当PA⊥平面BDF时,试确定点F的位置,并求出此时几何体F﹣BDC的体积.

【答案】(1)见解析(2)F为AP的四等分点(靠近A),几何体F﹣BDC的体积为

【解析】

(1)连接OE,利用中位线知识即可证得:PB∥OE,问题得证。

(2)利用PO⊥平面ABCD证得:BD⊥PA,作BF⊥PA交PA于F,连接DF,即可证得:PA⊥平面BDF,利用等面积法可得OF,结合已知可得:F为AP的四等分点(靠近A),利用体积转化可得:VF﹣BDC,再利用锥体体积公式计算得解。

解:

(1)证明:连接OE,

∵O,E为BD,PD的中点,

∴PB∥OE,

又PB平面AEC,OE平面AEC,

∴PB∥平面AEC;

(2)∵PO⊥平面ABCD,

∴PO⊥BD,

又BD⊥AC,

∴BD⊥平面PAC,

∴BD⊥PA,

作BF⊥PA交PA于F,连接DF,

则PA⊥平面BDF,

在菱形ABCD中,∠DAB=60°,边长为2,

可求得AO,

在Rt△POA中,求得PA,

连接OF,易知PA⊥OF,

利用等面积法可得OF,

在Rt△AFO中,求得AF,

即F为AP的四等分点(靠近A),

∴VF﹣BDC

.

故几何体F﹣BDC的体积为.

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