解答题已知四棱锥P-ABCD的底面ABCD是边长为2的正方形,PD⊥底面ABCD,E,

发布时间:2020-07-09 09:35:27

解答题已知四棱锥P-ABCD的底面ABCD是边长为2的正方形,PD⊥底面ABCD,E,F分别为棱BC,AD的中点.
(Ⅰ)求证:DE∥平面PFB;
(Ⅱ)已知二面角P-BF-C的余弦值为,求四棱锥P-ABCD的体积.

网友回答

解:(Ⅰ)因为E,F分别为正方形ABCD的两边BC,AD的中点,
所以,所以,BEDF为平行四边形,(2分)
得ED∥FB,(3分)
又因为FB?平面PFB,且ED?平面PFB,(4分)
所以DE∥平面PFB.(5分)

(Ⅱ)如图,以D为原点,射线DA,DC,DP分
别为x,y,z轴建立空间直角坐标系.设PD=a,
可得如下点的坐标:
P(0,0,a),F(1,0,0),B(2,2,0)
则有:,(6分)
因为PD⊥底面ABCD,所以平面ABCD的
一个法向量为=(0,0,1),(.7分)
设平面PFB的一个法向量为=(x,y,z),
则可得即
令x=1,得,所以.(9分)
由已知,二面角P-BF-C的余弦值为,
所以得:,(10分)
解得a=2.(11分)
因为PD是四棱锥P-ABCD的高,
所以,其体积为.(13分)解析分析:(Ⅰ)要证DE∥平面PFB,只需证明DE平行平面PFB内的直线FB,说明DE不在平面PFB内,即可.(Ⅱ)以D为原点,射线DA,DC,DP分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系.设PD=a,求出平面ABCD的一个法向量为,平面PFB的一个法向量为=(x,y,z),利用,以及已知二面角P-BF-C的余弦值为,求出a,然后求四棱锥P-ABCD的体积.点评:本题考查直线与平面平行的判定,棱柱、棱锥、棱台的体积,二面角及其度量,考查计算能力,逻辑思维能力,空间想象能力,是中档题.
以上问题属网友观点,不代表本站立场,仅供参考!