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ABCDEF分别为棱BCAD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EF分别为正方形ABCD的两边BCAD的中点,

所以,      所以,为平行四边形,              ……………….2分

,                                                                     ……………….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

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

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

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