解答题如图,在正三棱锥P-ABC中,点O为底面中心,点E在PA上,且AE=2EP
(1)求证:OE∥平面PBC
(2)若OE⊥PA,求二面角P-AB-C的大小
(3)在(2)的条件下,若AB=3,求三棱锥P-ABC的体积.
网友回答
解:(1)证明:连接Ao延长交BC于M,连接PM,O是三角形的重心,
∴AO=2OM,又AE=2EP
∴OE∥PM
∴OE∥平面PBC
(2)取AB的中点H,连接CH,PH,
由正三棱锥的性质,可得PH⊥AB,CH⊥AB,且O在CH上,
∴∠PHO即为二面角P-AB-C的平面角
由OE⊥PA,OE∥PM
∴PA⊥PH,
又PB=PC,AB=AC,M为BC中点
∴BC⊥PM,BC⊥AM
∴BC⊥平面PMA
又∵AP?平面PMA
∴BC⊥AP,
∵PM∩BC=M
∴PA⊥平面PBC
由正三棱锥的三个侧面均为正三角形,
设PA=a
则AB=a,PH=AB=a,OH=
∴cos∠BHO==
∴二面角P-AB-C的大小为arccos
(3)由(1)知OE∥PM,OE⊥PA
∴PM⊥PA
在正三棱锥P-ABC中,M为中点
∴AM⊥BC
∴VP-ABC=解析分析:(1)连接AO延长交BC于M,连接PM,O是三角形的重心,可知AO=2OM,又AE=2EP,由三角形中位线可知OE∥PM,最后由线面平行的判定定理证明.(2)取AB的中点H,连接CH,PH,由正三棱锥的几何特征,我们可得∠PHO即为二面角P-AB-C的平面角,根据AE=2EP,OE⊥PA,解三角形即可得到二面角P-AB-C的大小;(3)证得BC⊥平面PAM后,可将三棱锥的体积转化为:三棱锥B-PAM和三棱锥C-PAM体积之和.进而得到