(2012•肇庆一模)已知四棱锥P-ABCD如图1所示,其三视图如图2所示,其中正视图和侧视图都是直角三角形,俯视图是矩

(2012•肇庆一模)已知四棱锥P-ABCD如图1所示,其三视图如图2所示,其中正视图和侧视图都是直角三角形,俯视图是矩形.
(1)求此四棱锥的体积;
(2)若E是PD的中点,求证:AE⊥平面PCD;
(3)在(2)的条件下,若F是PC的中点,证明:直线AE和直线BF既不平行也不异面.
哈哈哈梨花 1年前 已收到1个回答 举报

luozhiqiu 幼苗

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解题思路:(1)由三视图可知:PA⊥底面ABCD,PA=2,四棱锥P-ABCD的底面是边长为2的正方形,据此即可得出四棱锥的体积;
(2)由三视图可知,PA⊥平面ABCD,利用线面垂直的性质可得:CD⊥PA;利用ABCD是正方形,可得CD⊥AD,利用线面垂直的判定定理可得CD⊥平面PAD,再利用其性质可得CD⊥AE,利用等腰三角形的性质可得AE⊥PD,再利用线面垂直的判定即可证明;
(3)利用三角形的中位线定理可得:EF∥CD且EF=
1
2
CD
,进而得到EF∥AB且EF=
1
2
AB
,据此得到:四边形ABFE是梯形,AE,BF是梯形的两腰,故AE与BF所在的直线必相交.

(1)由题意可知,PA⊥底面ABCD,
四棱锥P-ABCD的底面是边长为2的正方形,其面积SABCD=2×2=4,高h=2,
所以VP−ABCD=
1
3SABCD•h=
1
3×4×2=
8
3.
(2)证明:由三视图可知,PA⊥平面ABCD,∴CD⊥PA,
∵ABCD是正方形,∴CD⊥AD,
又PA∩AD=A,PA⊂平面ABCD,AD⊂平面ABCD
∴CD⊥平面PAD,
∵AE⊂平面PAD,∴AE⊥CD,
又△PAD是等腰直角三角形,E为PD的中点,
∴AE⊥PD,
又PD∩CD=D,PD⊂平面PCD,CD⊂平面PCD,
∴AE⊥平面PCD.
(3)证明:∵E,F分别是PD,PC的中点,∴EF∥CD且EF=
1
2CD
又∵CD∥AB且CD=AB,∴EF∥AB且EF=
1
2AB,
∴四边形ABFE是梯形,AE,BF是梯形的两腰,故AE与BF所在的直线必相交.
所以,直线AE和直线BF既不平行也不异面.

点评:
本题考点: 直线与平面垂直的判定;棱柱、棱锥、棱台的体积;空间中直线与直线之间的位置关系.

考点点评: 本题综合考查了线面垂直的判定与性质定理、线面平行的判定与性质定理、三角形的中位线定理、梯形的性质、等腰三角形的性质、四棱锥的体积等基础知识与基本技能,考查了空间想象能力、推理能力和计算能力.

1年前

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