解答题如图,△PAD为等边三角形,ABCD为矩形,平面PAD⊥平面ABCD,AB=2,

发布时间:2020-07-09 08:24:33

解答题如图,△PAD为等边三角形,ABCD为矩形,平面PAD⊥平面ABCD,AB=2,E、F、G分别为PA、BC、PD中点,.
(Ⅰ)求证:AG⊥EF
(Ⅱ)求多面体P-AGF的体积.

网友回答

解:(Ⅰ)(图1)连接GE、GC
∵△PAD是等边三角形,G为PD边中点,∴AG⊥PD…(2分)
∵ABCD为矩形,∴CD⊥AD,
∵平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,
∴CD⊥平面PAD…(4分)
∵AG?平面PAD,∴CD⊥AG,
∵CD、PD是平面PCD内的相交直线,∴AG⊥平面PCD,
∵CG?平面PCD,∴AG⊥CG…(6分)
∵△PAD中,E、G分别为PA、PD中点,∴GE∥AD且,
又∵矩形ABCD中,F为BC中点,∴CF∥AD且,
∴CF∥GE且CF=GE,可得四边形CFEG是平行四边形,CG∥EF…(8分)
∴AG⊥EF…(10分)
(Ⅱ)由(I)得CD⊥平面PAD,
∵BC∥AD,AD?平面PAD,BC?平面PAD,∴BC∥平面PAD,
因此,点F到平面PAD的距离等于CD
∴三棱锥F-PAG的体积为:V=
所以多面体P-AGF的体积等于V三棱锥F-PAG=…(14分)解析分析:(Ⅰ)连接GE、GC,根据△PAD是等边三角形,得到中线AG⊥PD.而矩形ABCD中,CD⊥AD,结合平面PAD⊥平面ABCD,得到CD⊥平面PAD,从而有CD⊥AG.依据线面垂直的判定定理,得到AG⊥平面PCD,所以AG⊥CG.接下来证明四边形CFEG是平行四边形,得到CG∥EF,所以有AG⊥EF;(II)由(I)得CD⊥平面PAD,且BC∥平面PAD,因此点F到平面PAD的距离等于CD.由此可得三棱锥F-PAG的体积V,即为多面体P-AGF的体积.点评:本题给出的四棱锥的底面为矩形,有一侧面为正三角形且与底面垂直,证明了线线垂直并且求锥体的体积,着重考查了空间垂直位置关系的证明和多面体体积的计算等知识,属于中档题.
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