已知四棱锥P-ABCD及其三视图如下图所示,E是侧棱PC上的动点.(Ⅰ)求四棱锥P-ABCD的体积;(Ⅱ)不论点E

2025-05-21 02:25:50
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(I)由三视图知PC⊥面ABCD,
ABCD为正方形,且PC=2,AB=BC=1,
VP?ABCD

1
3
SABCD×PC=
1
3
×12×2=
2
3
.(4分)
(II)不论点E在何位置,都有BD⊥AE.
证明如下:
∵PC⊥面ABCD,BD?面ABCD,∴PC⊥BD
而BD⊥AC,AC∩AE=A,∴BD⊥面ACE,
而AE?面ACE,
∴BD⊥AE.(7分)
(III)连接AC,交BD于O.
由对称性,二面角D-AE-B是二面角O-AE-B的2倍,
设θ为二面角O-AE-B的平面角.
注意到B在面ACE上的射影为O,
S△AOE
1
2
S△ACE
1
2
×
1
2
×
2
2
4

S△ABE
1
2
AB×BE=
2
2

cosθ=
S△AOE
S△ABE
1
2

∴θ=60°∴二面角D-AE-B是120°.(12分)