(本小题满分12分)已知一四棱锥P-ABCD的三视图如下,E是侧棱PC上的动点。 (Ⅰ)求四棱锥P-ABCD的体积;(Ⅱ

1个回答

  • (Ⅰ)

    ;(Ⅱ)不论点E在何位置,都有BD⊥AE;(Ⅲ)

    试题分析:(Ⅰ)由该四棱锥的三视图可知,该四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,

    侧棱PC⊥底面ABCD,且PC="2."

    ----------------------------2分

    (Ⅱ) 不论点E在PC上何位置,都有BD⊥AE---------------------------------------3分

    证明如下:连结AC,∵ABCD是正方形

    ∴BD⊥AC ∵PC⊥底面ABCD 且

    平面

    ∴BD⊥PC-----------5分

    又∵

    ∴BD⊥平面PAC

    ∵不论点E在何位置,都有AE

    平面PAC

    ∴不论点E在何位置,都有BD⊥AE ----------------------------------------------7分

    (Ⅲ) 解法一:在平面DAE内过点D作DG⊥AE于G,连结BG

    ∵CD="CB,EC=EC," ∴

    ∴ED="EB," ∵AD=AB ∴△EDA≌△EBA

    ∴BG⊥EA ∴

    为二面角D-EA-B的平面角--------------------------10分

    ∵BC⊥DE, AD∥BC ∴AD⊥DE

    在Rt△ADE中

    =

    =BG

    在△DGB中,由余弦定理得

    =

    -----------------------12分

    [解法二:以点C为坐标原点,CD所在的直线为x轴建立空间直角坐标系如图示:

    ,从

    设平面ADE和平面ABE的法向量分别为

    可得:

    同理得:

    。令

    ,则

    ------10分

    设二面角D-AE-B的平面角为

    ,则

    ------12分

    点评:二面角的求法是立体几何中的一个难点。我们解决此类问题常用的方法有两种:①综合法,综合法的一般步骤是:一作二说三求。②向量法,运用向量法求二面角应注意的是计算。很多同学都会应用向量法求二面角,但结果往往求不对,出现的问题就是计算错误。