如图1,在四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥底面ABCD,面ABCD为正方形,E为侧棱PD

如图1,在四棱锥PABCD中,PA⊥底面ABCD,面ABCD为正方形,E为侧棱PD上一点,FAB上一点.该四棱锥的正(主)视图和侧(左)视图如图2所示.

)求四面体PBFC的体积;

)证明:AE∥平面PFC

)证明:平面PFC⊥平面PCD

答案

【考点】平面与平面垂直的判定;棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面平行的判定.

【专题】空间位置关系与距离.

【分析】I)利用左视图可得 FAB的中点,即可得到三角形BFC的面积,由PA⊥平面ABCD,可知PA是四面体PBFC的底面BFC上的高,利用三棱锥的体积计算公式即可得到;

II)利用三角形的中位线定理即可得到EQ∥CD.再利用底面正方形的性质可得AF∥CD,利用平行四边形的判定和性质定理即可得到AE∥FQ,利用线面平行的判定定理即可证明结论;

III)利用线面垂直的性质定理和判定定理即可得到CD⊥平面PAD,从而得到CD⊥AE,由等腰三角形的性质可得AE⊥PD,利用线面垂直的判定定理即可得到AE⊥平面PCD,而FQ∥AE,可得FQ⊥平面PCD,利用面面垂直的判定定理即可证明结论.

【解答】)解:由左视图可得 FAB的中点,

∴△BFC的面积为

∵PA⊥平面ABCD

四面体PBFC的体积为=

)证明:取PC中点Q,连接EQFQ

由正(主)视图可得 EPD的中点,

∴EQ∥CD

∵AF∥CD∴AF∥EQAF=EQ

四边形AFQE为平行四边形,∴AE∥FQ

∵AE平面PFCFQ平面PFC

直线AE∥平面PFC

)证明:∵PA⊥平面ABCD∴PA⊥CD

平面ABCD为正方形,∴AD⊥CD

∴CD⊥平面PAD

∵AE平面PAD∴CD⊥AE

∵PA=ADEPD中点,∴AE⊥PD

∴AE⊥平面PCD

∵AE∥FQ∴FQ⊥平面PCD

∵FQ平面PFC平面PFC⊥平面PCD

【点评】正确理解三视图,熟练掌握三角形BFC的面积、三棱锥的体积计算公式、三角形的中位线定理、正方形的性质、平行四边形的判定和性质定理、线面平行的判定定理、线面垂直的性质定理和判定定理、等腰三角形的性质、面面垂直的判定定理是解题的关键.

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