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如图,已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD为菱形,PA⊥平面ABCD,∠ABC=...

如图,已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD为菱形,PA⊥平面ABCD,∠ABC=60°,E、F分别是BC、PC的中点.
(1)判定AE与PD是否垂直,并说明理由.
(2)设AB=2,若H为PD上的动点,若△AHE面积的最小值为manfen5.com 满分网,求四棱锥P-ABCD的体积.

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(1)四边形ABCD是一条对角线AC等于边长的菱形,从而△ABC为正三角形,BC边上的中线AE也是高线,联系BC∥AD得到AE⊥AD,再利用AD是PD在平面ABCD内的射影,从而得到AE与PD垂直. (2)先根据AE与PD、PA都垂直,可得到AE⊥平面PAD,从而AE⊥平面AHE,然后求出AE=,得到直角三角形AEH的面积为AE•AH=AH,AH最短时△AHE面积最小.结合已知条件得到AH=,最后转到Rt△PAD中求得PA=2,利用棱锥的体积公式得出四棱锥P-ABCD的体积. 【解析】 (1)AE⊥PD---------------------------------------(1分) 因为四边形ABCD是菱形,∠ABC=60°, ∴△ABC为等边三角形. 因为E是BC的中点, ∴AE⊥BC,结合BC∥AD,得AE⊥AD-------------------(2分) ∵PA⊥平面ABCD,AE⊂平面ABCD, ∴PA⊥AE---------(3分) PA∩AD=A,且PA⊂平面PAD,AD⊂平面PAD ∴AE⊥平面PAD,又PD⊂平面PAD-----------------------------(5分) ∴AE⊥PD-------------------------------------------------(6分) (2)由(1),EA⊥平面PAD, ∴EA⊥AH,即△AEH为直角三角形,----------(7分) Rt△EAH中,, 当AH最短时,即AH⊥PD时,△AHE面积的最小-----------(8分) 此时,. 又AD=2,所以∠ADH=45°,所以PA=2.------------------(10分) ----------------------------------(12分)
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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