如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是菱形,∠ABC=60°,PA⊥平面ABCD,AP=AB=2,E在PD上,且PE=2ED,F是PC的中点,(1)证明:平面PBD⊥平面PAC;(2)求证:BF∥平面ACE;(3)求三棱锥D-BCF的体积V.

问题描述:

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是菱形,∠ABC=60°,PA⊥平面ABCD,AP=AB=2,E在PD上,且PE=2ED,F是PC的中点,

(1)证明:平面PBD⊥平面PAC;
(2)求证:BF∥平面ACE;
(3)求三棱锥D-BCF的体积V.

(Ⅰ)证明:连接BD,交AC于O,因为底面ABCD是菱形,所以AC⊥BD,又PA⊥平面ABCD,所以PA⊥BD,BD⊥面PAC,故平面PBD⊥平面PAC.(Ⅱ)证明:取PE的中点G,连BG,FG,由F是PC的中点,O是BD的中点,得BG∥OE,EG∥CE...
答案解析:(Ⅰ)连接BD,交AC于O,由已知得AC⊥BD,PA⊥BD,BD⊥面PAC,由此能证明平面PBD⊥平面PAC.
(Ⅱ)取PE的中点G,连BG,FG,由已知得BG∥OE,EG∥CE,从而平面BFG∥平面ACE,由此能证明BF∥平面ACE.
(Ⅲ)由VD-BCF=VF-BCD,利用等积法能求出三棱锥D-BCF的体积.
考试点:A:棱柱、棱锥、棱台的体积 B:直线与平面平行的判定 C:平面与平面垂直的判定
知识点:本小题主要考查空间线面关系、几何体的体积等知识,考查数形结合、化归与转化的数学思想方法,以及空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力.