如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD是边长为a的正方形,侧面SAD为正三角形,且垂直于底面ABCD.(1)求四

2025-05-21 05:00:46
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解:(1)过点S作SF⊥AD,F为垂足.
因为侧面SAD垂直于底面ABCD,
所以SF⊥底面ABCD.
即SF为四棱锥S-ABCD的高.…(1分)
又侧面SAD为正三角形,且边长为a,
所以SF=

3
2
a.…(2分)
由此,VS?ABCD
1
3
?AB?CD?SF
=
1
3
×a×a×
3
2
a
=
3
6
a3
.…(4分)
所以四棱锥S-ABCD的体积为
3
6
a3
.…(5分)
(2)在边CD上存在一点E,使得SB⊥AE.…(6分)
取边CD的中点E,连接AE、BF交于O.…(7分)
因为E、F分别为正方形ABCD的边CD、AD的中点,
所以△ADE和△BAF为全等的直角三角形,且∠AFB=∠DEA.…(8分)
而∠DEA+∠EAD=90°,所以∠AFB+∠EAD=90°,即∠AOF=90°.
所以AE⊥BF.…(10分)
又因为SF⊥底面ABCD,所以SF⊥AE,即AE⊥平面SBF,…(11分)
所以SB⊥AE.…(12分)