已知四棱锥P-ABCD的底面ABCD是边长为2的正方形,E、F分别为棱BC、AD的中点,PD⊥底面ABCD,且直线PA与直线BC所成的角为45°.(Ⅰ)求证:DE∥平

发布时间:2020-08-04 18:26:06

已知四棱锥P-ABCD的底面ABCD是边长为2的正方形,E、F分别为棱BC、AD的中点,PD⊥底面ABCD,且直线PA与直线BC所成的角为45°.
(Ⅰ)求证:DE∥平面PFB;
(Ⅱ)求四棱锥P-ABCD的体积.
(Ⅲ)在线段PB上是否存在点Q,使得FQ⊥面PBC?请说明理由.

网友回答

(Ⅰ)证明: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,得ED∥FB,
又因为FB?平面PFB,
且ED?平面PFB,
所以DE∥平面PFB.
(Ⅱ)因为BC∥AD,所以∠PAD为直线PA与BC所成的角,
所以∠PAD=45°,
所以AD=PD=2.
因为PD是四棱锥P-ABCD的高,
所以,所求体积为.
(Ⅲ)当Q是PB中点时,有QF⊥面PBC.
取PC中点K,连DK,FK,则DK⊥面PBC.
∴FK∥AD,FK=AD,
∴QF∥DK,
∴QF⊥面PBC.
解析分析:(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,得ED∥FB,由此能够证明DE∥平面PFB.
(Ⅱ)因为BC∥AD,所以∠PAD为直线PA与BC所成的角,所以∠PAD=45°,所以AD=PD=2.由此能够求出四棱锥P-ABCD的体积.
(Ⅲ)当Q是PB中点时,有QF⊥面PBC.取PC中点K,连DK,FK,则DK⊥面PBC.FK∥AD,FK=AD,由此能够证明QF⊥面PBC.


点评:本题考查DE∥平面PFB的证明,求四棱锥P-ABCD的体积,探索在线段PB上是否存在点Q,使得FQ⊥面PBC.考查化归与转化思想.综合性强,难度大,有一定的探索性,对数学思维能力要求较高,是高考的重点.解题时要认真审题,仔细解答.
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