如图,四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,侧棱PA⊥底面ABCD,且PA=2,E是侧棱PA上的动点.
(I)求四棱锥P-ABCD的体积;
(Ⅱ)如果E是PA的中点,求证:PC∥平面BDE;
(Ⅲ)探究:不论点E在侧棱PA的任何位置,BD⊥CE是否都成立?若成立,证明你的结论;若不成立,请说明理由.
网友回答
(1)解:∵PA⊥平面ABCD,
∴VP-ABCD===???…3分
即四棱锥P-ABCD的体积为.…4分
(2)证明:连接AC交BD于O,连接OE.
∵四边形ABCD是正方形,∴O是AC的中点.
又∵E是PA的中点,∴PC∥OE.…6分
∵PC?平面BDE,OE?平面BDE
∴PC∥平面BDE.…8分
(3)解:不论点E在何位置,BD⊥CE成立.…9分
证明如下:∵四边形ABCD是正方形,∴BD⊥AC.
∵PA⊥平面ABCD,且BD?平面ABCD,∴BD⊥PA.
又∵AC∩PA=A,∴BD⊥平面PAC.…10分
∵不论点E在何位置,都有CE?平面PAC.
∴不论点点E在何位置,BD⊥CE成立.…12分.
解析分析:(1)由于PA⊥平面ABCD,利用VP-ABCD=,可求四棱锥P-ABCD的体积;(2)连接AC交BD于O,连接OE,利用三角形中位线的性质,可得PC∥OE,即可证明PC∥平面BDE;(3)不论点E在何位置,BD⊥CE成立,证明BD⊥平面PAC即可.
点评:本题考查四棱锥的体积,考查线面平行,线线垂直,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.