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立体几何证明   如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/13 14:21:31
立体几何证明
   如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC=2,PC的中点为E.
⑴求PB和平面PAD所成角的大小;
⑵证明AE⊥平面PCD;

⑶求三棱锥B-AEC的体积.
楼上答非所问
分析:
(1)先找出PB和平面PAD所成的角,再进行求解即可;
(2)可以利用线面垂直根据二面角的定义作角,再证明线面垂直;
(3)利用等体积转化求解,V(B-AEC)=V(E-ABC).
在四棱锥P-ABCD中,
因PA⊥底面ABCD,AB⊂平面ABCD,
故PA⊥AB.
又AB⊥AD,PA∩AD=A,
从而AB⊥平面PAD,
故PB在平面PAD内的射影为PA,从而∠APB为PB和平面PAD所成的角.
在Rt△PAB中,AB=PA,故∠APB=45°.
所以PB和平面PAD所成的角的大小为45°.
(2)证明:在四棱锥P-ABCD中,
因为PA⊥底面ABCD,CD⊂平面ABCD,
所以CD⊥PA.
因为CD⊥AC,PA∩AC=A,
所以CD⊥平面PAC.
又AE⊂平面PAC,所以AE⊥CD.
由PA=AB=BC,∠ABC=60°,可得AC=PA.
因为E是PC的中点,所以AE⊥PC.
又PC∩CD=C,
所以AE⊥平面PCD.
(3)取AC的中点F,连结EF,则EF∥PA
由PA⊥底面ABCD可得,EF⊥底面ABCD
所以EF即为三棱锥E-ABC的高,EF=1/2×PA=1
△ABC的面积为S=1/2×AB×ACsin∠ABC=√3
V(B-AEC)=V(E-ABC)=1/3×√3×1=√3/3