已知:四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,且PA=AB=2,PC与底面ABCD所成角为450,PD的中点为E,F为AB上的动点.(1)求三棱

发布时间:2020-08-01 02:54:16

已知:四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,且PA=AB=2,PC与底面ABCD所成角为450,PD的中点为E,F为AB上的动点.
(1)求三棱锥E-FCD的体积;
(2)当点F为AB中点时,试判断AE与平面PCF的位置关系,并说明理由.

网友回答

解:(1)连AC,因为PA⊥平面ABCD,
∴∠PCA为PC与底面ABCD所成角,
即∠PCA=45°,∴PA=AC=2,AC=AB=BC=2,
∴S△FCD=.
因为E为PD的中点,
∴VE-FCD=
=
=
=…(6分)
(2)当点F为AB中点时,AE∥平面PCF…(7分)
下面证明这一结论:
设PC的中点为G,连接FG,EG,
则EG∥CD,且EG=CD.
又∵四边形ABCD是菱形,点F为AB中点,
∴EG∥AF,且EG=AF,
∴四边形AEGF为平行四边形,
∴AE∥GF.??
又∵GF?平面PFC,AE?平面PFC,
∴AE∥平面PFC…(12分)
解析分析:(1)根据直线与平面所成角的定义,先在Rt△PAC中计算出PA=AC=2,从而得到底面菱形ABCD的对角线AC与边长相等,得到底面的面积为.再根据F在菱形ABCD的一条边上,可得△FCD面积等于菱形ABCD面积的一半,又因为PD的中点为E,所以E到平面FCD的距离等于P到平面FCD的距离即PA的一半,从而得到三棱锥E-FCD的体积等于三棱锥P-FCD的体积的一半,不难算出这个体积;(2)取PC中点G,连接FG、EG,利用三角形中位线定理可以证明出四边形AEGF是平行四边形,从而AE∥BG,最后用直线与平面平行的判定定理得出AE与平面PCF平行的位置关系.

点评:本题综合了直线与平面平行的判定、直线与平面垂直的性质和棱柱、棱锥、棱台的体积等几个知识点,考查了同学们对空间位置关系的认识,属于中档题.
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