已知四棱锥S-ABCD的底面ABCD是边长为2的正方形,侧面SAB是等边三角形,侧面SCD是以CD为斜边的直角三角形,E为CD的中点,M为SB的中点.(1)求证:CM∥平面SAE;(2)求证:SE⊥平面SAB;(3)求三棱锥S-AED的体积.

问题描述:

已知四棱锥S-ABCD的底面ABCD是边长为2的正方形,侧面SAB是等边三角形,侧面SCD是以CD为斜边的直角三角形,E为CD的中点,M为SB的中点.

(1)求证:CM∥平面SAE;
(2)求证:SE⊥平面SAB;
(3)求三棱锥S-AED的体积.

(1)取SA的中点N,连接MN,EN∵M为SB的中点,N为SA的中点,∴MN∥AB,且MN=12AB,又E是CD的中点,∴CE∥AB,且CE=12AB,∴MN∥CE,且MN=CE,∴四边形CENM为平行四边形,∴CM∥EN,又EN⊂平面SAE,CM⊄平面SAE,∴CM...
答案解析:(1)取SA的中点N,连接MN.△ASB中利用中位线定理,证出MN∥AB且MN=

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AB,而正方形ABCD中E为CD中点,可得CE∥AB且CE=
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AB,从而得到CENM为平行四边形,得CM∥EN.最后用线面平行的判定定理,即可证出CM∥平面SAE;
(2)Rt△SCD中,E为斜边中点,可得SE=
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CD=1.△ESA中算出SE2+SA2=5=AE2,从而得到ES⊥SA,同理△ESB中证出ES⊥SB,结合SA、SB是平面SAB内的相交直线,可证出SE⊥平面SAB.
(3)根据正方形的性质可得S△AED=
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S△ABE,从而得到VS-AED=
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VS-AEB=
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VE-SAB,由(2)得SE是三棱锥E-SAB的高,从而算出VE-SAB=
3
3
,由此即可得到VS-AED=
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VE-SAB=
3
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考试点:直线与平面平行的判定;棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面垂直的判定.
知识点:本题在四棱锥中证明线面平行、线面垂直,并求三棱锥的体积.着重考查了空间直线与平面平行的判定定理、直线与平面垂直的判定定理和锥体体积公式等知识,属于中档题.