如图,已知一四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,且侧棱PC⊥底面ABCD,且PC=2,E是侧棱PC上的动点

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  • 解题思路:(1)四棱锥P-ABCD的体积V=

    1

    3

    S

    正方形ABCD

    •PC

    ,由此能求出结果.

    (2)连结AC,由已知条件条件出BD⊥AC,BD⊥PC,从而得到BD⊥平面PAC,不论点E在何位置,都有AE⊂平面PAC,由此能证明BD⊥AE.

    (3)以C为原点,CD为x轴,CB为y轴,CP为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角P-BD-C的正切值.

    (1)∵四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,

    且侧棱PC⊥底面ABCD,PC=2,

    ∴四棱锥P-ABCD的体积:

    V=[1/3•S正方形ABCD•PC

    =

    1

    3×1×2

    =

    2

    3].

    (2)证明:连结AC,∵ABCD是正方形,

    ∴BD⊥AC,

    ∵PC⊥底面ABCD,且BD⊂平面ABCD,

    ∴BD⊥PC,

    ∵不论点E在何位置,都有AE⊂平面PAC,

    ∴BD⊥AE.

    (3)以C为原点,CD为x轴,CB为y轴,CP为z轴,

    建立空间直角坐标系,

    由题意知P(0,0,2),B(0,1,0),D(1,0,0),

    PB=(0,1,−2),

    PD=(1,0,−2),

    设平面PBD的法向量

    n=(x,y,z),

    n•

    PB=y−2z=0

    n•

    PD=x−2z=0,取x=2,得

    n=(2,2,1),

    由题意知

    m=(0,0,1),

    设二面角P-BD-C的平面角为θ,

    则cosθ=cos<

    n,

    m>=

    1

    4+4+1=[1/3],

    ∴tanθ=2

    2.

    ∴二面角P-BD-C的正切值为2

    2.

    点评:

    本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;棱柱、棱锥、棱台的体积.

    考点点评: 本题考查四棱锥的体积的求法,考查异面直线垂直的证明,考查二面角的正切值的求法,解题时要认真审题,注意向量法的合理运用.