解答题如图,正四棱锥P-ABCD各棱长都为2,点O,M,N,Q分别是AC,PA,PC,PB的中点.
(1)求证:PD∥平面QAC;
(2)求平面MND与平面ACD所成的锐角二面角的余弦值的大小;
(3)求三棱锥P-MND的体积.
网友回答
解:(1)证明:连接BD,OQ,因为点O,Q分别是AC,PB的中点.所以PD∥OQ,因为OQ 在平面QAC内,PD在平面外,所以PD∥平面QAC;
(2)连接PO与MN的交点R与D,因为MN∥AC,PO⊥底面ABCD,又AC⊥BD,所以平面POD⊥AC,所以∠ODR就是要求的平面MND与平面ACD所成的锐角二面角大小,
所以OD=,OR=,所以RD=,所以cos∠ODR==,平面MND与平面ACD所成的锐角二面角的余弦值的大小:.
(3)三棱锥P-MND的体积,就是D-PMN的体积,所以它的底面面积为:,高为:,它的体积为:=.
解析分析:(1)连接BD,OQ,容易推出PD∥OQ,从而证明PD∥平面QAC;(2)连接PO与MN的交点R与D,说明∠ODR就是要求的平面MND与平面ACD所成的锐角二面角大小,通过解三角形求出它的余弦值的大小;(3)三棱锥P-MND的体积,转化为D-PMN的体积,求出高,底面面积即可得到结论.点评:本题是中档题,考查棱锥中直线与平面的位置关系,特别是二面角的求法,几何体的体积的求法,考查空间想象能力,计算能力,转化思想的应用.