题目内容

【题目】如图,在四棱锥P-ABCD中,PD⊥平面ABCD,,∠ABC=∠BCD=90°,E为PB的中点。

(1)证明:CE∥面PAD.

(2)若直线CE与底面ABCD所成的角为45°,求四棱锥P-ABCD的体积。

【答案】(1)见解析(2)

【解析】

(1)取PA中点Q,连接QD,QE,可证四边形CDQE为平行四边形,从而CE∥QD,于是证得线面平行;

(2)连接BD,取BD中点O,连接EO,CO,可证EO∥PD,从而得到直线CE与底面ABCD所成的角,求得EO也即能求得PD,最终可得棱锥体积.

解法一:(1)取PA中点Q,连接QD,QE,

则QE∥AB,且QE=AB

∴QE∥CD,且QE=CD.

即四边形CDQE为平行四边形,CE∥QD.

又∵CE平面PAD,QD平面PAD,

∴CE∥平面PAD.

(2)连接BD,取BD中点O,连接EO,CO

则EO∥PD,且EO=PD.

∵PD⊥平面ABCD,

∴EO⊥平面ABCD.

则CO为CE在平面ABCD上的射影,

即∠ECO为直线CE与底面ABCD所成的角,∠ECO=45°

在等腰直角三角形BCD中,BC=CD=2,则BD=2,

则在RtΔECO中,∠ECO=45°,EO=CO=BD=

2PD=2E0=2,

∴

∴

∴四棱锥P-ABCD的体积为.

解法二:(1)取AB中点Q,连接QC,QE

则QE∥PA

∵PA平面PAD,QE平面PAD

∴QE∥平面PAD,

又∵AQ=AB=CD,AQ∥CD,

∴四边形AQCDカ平行四迹形,

则CQ∥DA

∵DA平面PAD,CQ平面PAD,

∴CQ∥平面PAD,

(QE∥平面PAD.CQ∥平面PAD,证明其中一个即给2分)

又QE平面CEQ,CQ平面CEQ,QECQ=Q,

∴平面CEQ∥平面PAD,

又CE平面CQ,

∴CE∥平面PAD.

(2)同解法一.

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