已知四棱锥P-ABCD的三视图如下图所示,E是侧棱PC上的动点.(1)求四棱锥P-ABCD的体积;(2)是否不论点E在何位置,都有BD⊥AE?证明你的结论;(3)若点

发布时间:2020-07-31 21:56:13

已知四棱锥P-ABCD的三视图如下图所示,E是侧棱PC上的动点.
(1)求四棱锥P-ABCD的体积;
(2)是否不论点E在何位置,都有BD⊥AE?证明你的结论;
(3)若点E为PC的中点,求二面角D-AE-B的大小.

网友回答

解:(1)由三视图可知,四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,
即四棱锥P-ABCD的体积为.(5分)
侧棱PC⊥底面ABCD,且PC=2.(2分)
∴,

(2)不论点E在何位置,都有BD⊥AE.(7分)
证明如下:连接AC,∵ABCD是正方形,∴BD⊥AC.(9分)
∵PC⊥底面ABCD,且BD?平面ABCD,∴BD⊥PC.(10分)
又∵AC∩PC=C,∴BD⊥平面PAC.(11分)
∵不论点E在何位置,都有AE?平面PAC.
∴不论点E在何位置,都有BD⊥AE.(12分)

(3):在平面DAE内过点D作DF⊥AE于F,连接BF.
∵AD=AB=1,,,
∴Rt△ADE≌Rt△ABE,
从而△ADF≌△ABF,∴BF⊥AE.
∴∠DFB为二面角D-AE-B的平面角.(15分)
在Rt△ADE中,,
又,在△DFB中,由余弦定理得
,(18分)
∴∠DGB=120°,即二面角D-AE-B的大小为120°.(20分)
解析分析:(1)依据三视图的数据,以及位置关系,直接求四棱锥P-ABCD的体积;(2)连接AC,证明BD⊥平面PAC,说明不论点E在何位置,都有BD⊥AE;(3)点E为PC的中点,在平面DAE内过点D作DF⊥AE于F,连接BF,说明∠DFB为二面角D-AE-B的平面角,解三角形DFB,求二面角D-AE-B的大小.

点评:本题考查由三视图求面积、体积,二面角及其度量,考查知识的灵活运用能力,计算能力,转化思想,是中档题.
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