例题1、如图,在三棱锥P-ABC中,平面PAC ⊥平面ABC,∠B = π/2 ,点 D、E 在线段AC上,且 AD=DE=EC=2,PD=PC=4,
点 F 在线段 AB 上,且 EF//BC。
① 证明:AB ⊥ 平面PFE;
② 若四棱锥P-DFBC的体积为7,求线段 BC 的长 。
例题1图(1)
证明:
(1)如图,由 DE = EC , PD = PC 知 E 为等腰 △PDC 中 DC 边上的中点 ,故 PE⊥AC
∵ 平面 PAC ⊥平面 ABC ,平面 PAC ∩ 平面 ABC = AC ,PE⊥AC
∴ PE⊥平面 ABC 从而 PE⊥AB
又 ∵ EF//BC , ∠B = π/2
∴ ∠AFE = π/2 , 从而 AB⊥FE
∴ AB ⊥ 平面 PFE
(2)解:设 BC = x ,在直角 △ABC 中
例题1图(2)
由 EF∥CB ,知 AF:AB = AE:AC = 2/3 ,S△AFE :S△ABC = (2/3)^ = 4/9 。
即 S△AFE = 4/9 · S△ABC
由 AD = 1/2 · AE ,S△ADF = 1/2 · S△AFE = 1/2 · 4/9 · S△ABC = 1/9 · x · √(36-x^2)
从而四边形 DFBC 的面积为
例题1图(3)
由 (1)知 PE⊥平面 ABC ,所以 PE 为四棱锥P-DFBC 的高
在 Rt △PEC 中
例题1图(4)
四棱锥P-DFBC的体积
例题1图(5)
故得
例题1图(6)
因为 x > 0 , 所以 x = 3 或 x = 3√3 ,
所以 BC = 3 或 BC = 3√3 。
注:本题考查空间直线与直线、直线与平面、平面与平面的垂直关系的判定及简单几何体的体积的计算;
第一问通过应用面面垂直的性质定理将面面垂直转化为线面垂直,进而转化为线线垂直来完成证明;
第二通过设元,将已知几何体的体积表示出来,建立方程,通过解方程完成解答。
本题属于中档题,要注意方程思想在解题过程中的应用。
例题2、如图,在平行四边形 ABCM 中,AB = AC = 3 , ∠ACM = 90° ,以 AC 为折痕将△ACM 折起,使点 M 到达点 D 的位置 ,
且 AB⊥DA 。
(1)证明:平面ACD⊥平面ABC ;
(2)Q 为线段 AD 上一点 , P 为线段 BC 上一点 ,且 BP = DQ = 2/3 DA , 求三棱锥 Q-ABP 的体积 。
例题2图(1)
解:
(1)由已知可得,∠BAC =90°,BA⊥AC
又 BA⊥AD,所以 AB⊥平面ACD
又 AB 真包含于 平面ABC,
所以平面ACD⊥平面ABC。
(2)
例题2图(2)
由已知可得,DC=CM=AB=3,DA= 3√2 .
例题2图(3)
由已知及(1)可得DC⊥平面ABC,所以QE⊥平面ABC,QE=1.
因此,三棱锥 Q-ABP 的体积为
例题2图(4)
,