题目内容

如图,四棱锥P-ABCD的底面是正方形,PA⊥底面ABCD,PA=2,∠PDA=45°,点E、F分别为棱AB、PD的中点.

(Ⅰ)求证:AF∥平面PCE;

(Ⅱ)求证:平面PCE⊥平面PCD;

(Ⅲ)求三棱锥C-BEP的体积.

答案:
解析:

  证明:(Ⅰ)取PC的中点G,连结FG、EG,

  ∴FG为△CDP的中位线,

  ∴FGCD,     1分

  ∵四边形ABCD为矩形,E为AB的中点,

  ∴ABCD,

  ∴FGAE,

  ∴四边形AEGF是平行四边形,

  ∴AF∥EG,

  又EG平面PCE,AF平面PCE,    3分

  ∴AF∥平面PCE;     4分

  (Ⅱ)∵PA⊥底面ABCD,

  ∴PA⊥AD,PA⊥CD,又AD⊥CD,PAAD=A,

  ∴CD⊥平面ADP,

  又AF平面ADP,∴CD⊥AF,    6分

  直角三角形PAD中,∠PDA=45°,

  ∴△PAD为等腰直角三角形,

  ∴PA=AD=2,     7分

  ∵F是PD的中点,

  ∴AF⊥PD,又CDPD=D,

  ∴AF⊥平面PCD,    8分

  ∵AF∥EG,

  ∴EG⊥平面PCD,    9分

  又EG平面PCE,

  平面PCE⊥平面PCD;     10分

  (Ⅲ)三棱锥C-BEP即为三棱锥P-BCE,    11分

  PA是三棱锥P-BCE的高,

  Rt△BCE中,BE=1,BC=2,

  ∴三棱锥C-BEP的体积

  V三棱锥C-BEP=V三棱锥P-BCE.   14分


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