题目内容
已知四棱锥P-ABCD的底面ABCD是边长为2的正方形,PD⊥底面ABCD,E,F分别为棱BC,AD的中点.
(Ⅰ)求证:DE∥平面PFB;
(Ⅱ)已知二面角P-BF-C的余弦值为
,求四棱锥P-ABCD的体积.
(Ⅱ)![]()
解析:
(Ⅰ)因为E,F分别为正方形ABCD的两边BC,AD的中点,
所以
, 所以,
为平行四边形, ……………….2分
得
, ……………….3分
又因为
平面PFB,且
平面PFB, ……………….4分
所以DE∥平面PFB. ……………….5分
(Ⅱ)如图,以D为原点,射线DA,DC,DP分
别为x,y,z轴建立空间直角坐标系.设PD=a,
可得如下点的坐标:
P(0,0,a),F(1,0,0),B(2,2,0)
则有:
……………….6分
因为PD⊥底面ABCD,所以平面ABCD的
一个法向量为
, ……………….7分
设平面PFB的一个法向量为
,则可得
![]()
即 ![]()
令x=1,得
,所以
. ……………….9分
由已知,二面角P-BF-C的余弦值为
,所以得:
, ……………….10分
解得a =2. ……………….11分
因为PD是四棱锥P-ABCD的高,
所以,其体积为![]()