如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD为正方形,PA=AB=4,G为PD的中点,E点在AB上,平面PEC⊥平面PDC.
(I)求证:AG∥平面PEC;
(Ⅱ)求三棱锥G-PEC的体积.
网友回答
解:(I)过点E作EH⊥PC于H,
∵平面PEC⊥平面PDC,平面PEC∩平面PDC=PC.
∴EH⊥平面PDC
∵PA⊥平面ABCD,CD?平面ABCD,
∴CD⊥PA
∵正方形ABCD中CD⊥AD,PA∩AD=A
∴CD⊥平面PAD,结合AG?平面PAD,得CD⊥AG
∵△PAD中,PA=AD,G为PD中点,∴PD⊥AG,
∵PD、CD是平面PDC内的相交直线,∴AG⊥平面PDC
∵AG、EH同时垂直于平面PDC,∴AG∥EH
∵EH?平面PEC,AG?平面PEC,
∴AG∥平面PEC;
(II)连接GH,设EH、AG确定的平面为α,则α∩平面PDC=GH
∵AE∥CD,AB?平面PDC,CD?平面PDC,∴AE∥平面PDC
∵AE?平面α,α∩平面PDC=GH,
∴AE∥GH,得四边形AEHG是平行四边形,所以EH=AG
∵等腰Rt△PAD中,PA=PD=4,AG是PD边上的中线,∴PD=4,AG=PD=2,
∵Rt△PDC中,PD=4,CD=4,∴S△PDC=×4×4=8
∵CG是△PDC的中线,∴S△PGC=S△PDC=4
∵EH⊥平面PDC,得EH是三棱锥G-PEC的高
∴三棱锥G-PEC的体积为:V=×S△PGC×EH=×4×2=
解析分析:(I)过点E作EH⊥PC于H,由面面垂直的性质定理可得EH⊥平面PDC.根据线面垂直的判定与性质,得到AG⊥平面PDC,从而得到AG∥EH,最后结合线面平行判定定理,证出AG∥平面PEC;(II)连接GH,设EH、AG确定的平面为α,得GH是平面α与平面PDC的交线,由线面平行的判定与性质证出AE∥GH,可得四边形AEHG是平行四边形,所以EH=AG.等腰Rt△PAD中,算出AG=PD=2,Rt△PDC中,算出S△PGC=S△PDC=4,最后利用锥体体积公式,即可算出三棱锥G-PEC的体积.
点评:本题给出四棱锥,求证线面平行并求锥体体积,着重考查了直线与平面平行的判定、平面与平面垂直的判定与性质和锥体体积的求法等知识,属于中档题.