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如图所示,四棱锥P-ABCD中,侧面PAD是边长为2的正三角形,且与底面垂直,底...

如图所示,四棱锥P-ABCD中,侧面PAD是边长为2的正三角形,且与底面垂直,底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,E为PC的中点,
(1)求证:PA∥平面BDE;
(2)求证:PB⊥AD;
(3)(文科)求三棱锥C-PDB的体积.
(3)(理科) 求直线PC与平面ABCD所成角的正切值.

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(1)连接AC交BD于O,连接EO,根据菱形的性质及三角形中位线定理可得PA∥EO,进而根据线面平行的判定定理可得PA∥平面BDE; (2)取AD的中点F,连接PF,BF,由等腰三角形三线合一可得BF⊥AD,PF⊥AD,进而由线面垂直的判定定理得到AD⊥平面ABCD,最后再由线面垂直的定义得到结论. (3)(文科)三棱锥C-PDB是一个以△BCD为底面,以PF为高的棱锥,求出底面面积和高代入棱锥体积公式可得答案. (3)(理科)连接CF,可得∠PCF即为直线PC与平面ABCD所成角,解△PCF可得答案. 证明:连接AC交BD于O,连接EO, ∵E为PC的中点,O为AC中点 ∴PA∥EO 又∵PA⊄平面BDE;EO⊂平面BDE; ∴PA∥平面BDE; (2)取AD的中点F,连接PF,BF, ∵PA=PD, ∴PF⊥AD 又∵底面ABCD是菱形,∠BAD=60° ∴在等边三角形ABD中,BF⊥AD 又∵PF∩BF=F ∴AD⊥平面ABCD, 又∵PB⊂平面ABCD, ∴PB⊥AD; (3)(文科)∵侧面PAD⊥平面ABCD,侧面PAD∩平面ABCD=AD 又∵PF⊥AD, ∴PF⊥平面ABCD ∴三棱锥C-PDB是一个以△BCD为底面,以PF为高的棱锥, ∴三棱锥C-PDB的体积V=•S△BCD•PF=•(×2×2×sin60°)•=1 (3)(理科)连接CF, ∵△ABD为正三角形, ∴BF⊥AD, 又∵侧面PAD⊥平面ABCD,侧面PAD∩平面ABCD=AD 又∵PF⊥AD, ∴PF⊥平面ABCD ∴∠PCF即为直线PC与平面ABCD所成角, 在△CDF中,CD=2,CF=1,∠CDF=120° 由余弦定理得CF= 在Rt△PFC中,PF= ∴tan∠PCF==
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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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