如图(1),四边形ABCD为矩形,PD⊥平面ABCD,AB=1,BC=PC=2,如图(2)所示折叠,折痕EF∥DC.其中点E,F分别在线段PD,PC上,沿EF折叠后点P在线段AD上的点记为M,并且MF⊥CF.
(1)求证:CF⊥平面MDF;
(2)求三棱锥M-CDE的体积.
图(1) 图(2)
(例1)
如图(1),四边形ABCD为矩形,PD⊥平面ABCD,AB=1,BC=PC=2,如图(2)所示折叠,折痕EF∥DC.其中点E,F分别在线段PD,PC上,沿EF折叠后点P在线段AD上的点记为M,并且MF⊥CF.
(1)求证:CF⊥平面MDF;
(2)求三棱锥M-CDE的体积.
图(1) 图(2)
(例1)
【解答】(1)因为PD⊥平面ABCD,PD平面PCD,
所以平面PCD⊥平面ABCD,
而平面PCD∩平面ABCD=CD,
MD平面ABCD,MD⊥CD,
所以MD⊥平面PCD.
因为CF平面PCD,所以CF⊥MD,
又CF⊥MF,MD,MF平面MDF,且MD∩MF=M,
所以CF⊥平面MDF.
(2)由(1)知CF⊥平面MDF,
DF平面MDF,所以CF⊥DF,
易知∠PCD=60°,所以∠CDF=30°,
从而CF=CD=
,
因为EF∥DC,
所以=
,即
=
,
所以DE=,所以PE=
,
所以S△CDE=CD×DE=
,
MD==
=
=
,
所以=
S△CDE×MD=
×
×
=
.
【精要点评】本题以折叠图形为考查形式,考查直线与平面垂直的判定以及利用等体积法计算三棱锥的体积,属于中档题.图形折叠问题主要先弄清量的变与不变的问题,以及两个图形之间的关系等.