题目内容

如下图,四棱锥P-ABCD,底面ABCD为矩形,AB=8,,侧面PAD为等边三角形,并且与底面所成二面角为60°.

(1)求四棱锥P-ABCD的体积.

(2)求证:PA⊥BD

答案:略
解析:

解:(1)如图,取AD的中点E,连结PE,则PE⊥AD.作PO⊥平面AB——CD.垂足为O,连结OE.

根据三垂线定理的逆定理,得OE⊥AD,所以Ð PEO为侧面PAD与底面所成二面角的平面角.

由已知条件可知Ð PEO=60°,PE=6,所以,四棱锥P-ABCD的体积=96.

(2)如图,连结AO,延长AO交BD于F.通过计算可得EO=3,.又知.

AB=8,得.

所以Rt△AEO∽Rt△BAD.

得.

所以.

所以AF⊥BD.

因为直线AF为直线PA在平面AB-CD内的射影,所以PA⊥BD.


提示:

本小题考查立体几何中体积和线线垂直问题.

(1)通过三垂线定理作出侧面PAD与底面所在二面角的平面角,再由勾股定理,求得P到底面距离,即可求解.

(2)证明PA⊥BD有两种方法,方法1用三垂线定理求证,方法2先建立空间直角坐标系,再由得证.本题中我们只使用方法1,方法2留待同学们考虑.


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