解答题如图所示四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,四边形ABCD中,AB⊥CD,BC∥AD,PA=AB=BC=2,AD=4.
(1)求四棱锥P-ABCD的体积;
(2)求证:CD⊥平面PAC;
(3)在棱PC上是否存在点M(异于点C),使得BM∥平面PAD,若存在,求的值;若不存在,说明理由.
网友回答
解:(1)显然四边形ABCD是直角梯形,
SABCD=(BC+AD)×AB=×(2+4)×2=6
又PA⊥ABCD底面ABCD
∴VP-ABCD=?PA=×6×2=4
(2)∵PA⊥平面ABCD,CD?平面ABCD,∴PA⊥CD
在直角梯形ABCD中,AC==2,
CD=2,∴AC2+CD2=AD2,即AC⊥CD
又∵PA∩AC=A,
∴CD⊥PAC
(3)不存在,下面用反证法进行证明
假设存在点M(异于点C)使得BM∥平面PAD.
∵BC∥AD,且BC?平面PAD,
AD?平面PAD,
∴BC∥平面PAD
又∵BC∩BM=B,
∴平面PBC∥平面PAD
而平面PBC与平面PAD相交,
得出矛盾.解析分析:(1)利用四边形ABCD是直角梯形,求出SABCD,通过PA⊥ABCD底面ABCD,然后求解VP-ABCD.(2)证明PA⊥CD,AC⊥CD,通过PA∩AC=A,证明CD⊥PAC (3)用反证法证明,假设存在点M(异于点C)使得BM∥平面PAD.证明平面PBC∥平面PAD与平面PBC与平面PAD相交,得出矛盾.点评:本题考查直线与平面垂直的判定,棱柱、棱锥、棱台的体积,直线与平面平行的判定的应用,考查空间想象能力,逻辑推理能力.