如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧面PAD⊥底面ABCD,且PA=PD=AD=2,E、F分别为PC、BD的中点.(Ⅰ)?求证:EF∥平面PAD;(

发布时间:2020-07-31 17:41:31

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧面PAD⊥底面ABCD,且PA=PD=AD=2,E、F分别为PC、BD的中点.
(Ⅰ)?求证:EF∥平面PAD;
(Ⅱ)?求三棱锥P-BCD的体积;
(Ⅲ)?在线段AB上是否存在点G,使得CD⊥平面EFG?说明理由.

网友回答

(Ⅰ)证明:连接AC交BD于F,
∵ABCD为正方形,∴F为AC中点,
∵E为PC中点.
∴在△CPA中,EF∥AP.
又PA?平面PAD,EF?平面PAD,
∴EF∥平面PAD;
(Ⅱ)解:如图,取AD的中点O,连接OP.
∵PA=AD,∴PO⊥AD.
∵侧面PAD⊥底面ABCD,侧面PAD∩底面ABCD=AD,
∴PO⊥平面ABCD.
又且PA=PD=AD=2,∴△PAD是等腰直角三角形,
且AD=,PO=.
在正方形?ABCD中,=4.
∴=.
(3)存在点G满足条件,证明如下:
设点G为AB中点,连接EG、FG.
由F为BD的中点,∴FG∥AD,
由(I)得EF∥PA,且FG∩EF=F,AD∩PA=A,
∴平面EFG∥平面PAD.
∵侧面PAD⊥底面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,AD⊥CD,
∴CD⊥平面PAD.
∴CD⊥平面EFG.
所以AB的中点G为满足条件的点.

解析分析:(I)连接AC交BD于F,利用三角形的中位线定理即可得到EF∥AP,再利用线面平行的判定定理即可证明;(II)取AD的中点O,连接OP.由等腰三角形的性质可得PO⊥AD,再利用面面垂直的性质可得PO⊥底面ABCD,计算出三角形BCD的面积,利用三棱锥的体积计算公式即可得出;(III)设点G为AB中点满足条件,利用三角形的中位线定理可证明FG∥AD,再利用(I)的结论和面面平行的判定定理即可证明平面EFG∥平面PAD.利用面面垂直的性质可证明CD⊥平面PAD.再利用面面平行的性质定理即可得到结论.

点评:熟练掌握三角形的中位线定理、线面平行的判定定理、等腰三角形的性质、面面垂直的性质、三棱锥的体积计算公式、面面平行的判定和性质定理、面面垂直的性质是解题的关键.
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