在四棱锥P-ABCD中,∠ABC=∠ACD=90°,∠BAC=∠CAD=60°,PA⊥平面ABCD,E为PD的中点,PA=2AB=2.(Ⅰ)

2025-05-19 19:58:34
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解答:解:(Ⅰ)在Rt△ABC中,AB=1,
∠BAC=60°,∴BC=

3
,AC=2.
在Rt△ACD中,AC=2,∠CAD=60°,
∴CD=2
3
,AD=4.
∴SABCD=
1
2
AB?BC+
1
2
AC?CD
=
1
2
×1×
3
+
1
2
×2×2
3
5
2
3
.则V=
1
3
×
5
2
3
×2=
5
3
3

(Ⅱ)∵PA=CA,F为PC的中点,
∴AF⊥PC.∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥CD.
∵AC⊥CD,PA∩AC=A,
∴CD⊥平面PAC.∴CD⊥PC.
∵E为PD中点,F为PC中点,
∴EF∥CD.则EF⊥PC.
∵AF∩EF=F,∴PC⊥平面AEF.
(Ⅲ)证法一:
取AD中点M,连EM,CM.则EM∥PA.
∵EM?平面PAB,PA?平面PAB,
∴EM∥平面PAB.   …12分
在Rt△ACD中,∠CAD=60°,AC=AM=2,
∴∠ACM=60°.而∠BAC=60°,∴MC∥AB.
∵MC?平面PAB,AB?平面PAB,
∴MC∥平面PAB.
∵EM∩MC=M,
∴平面EMC∥平面PAB.
∵EC?平面EMC,
∴EC∥平面PAB.
证法二:
延长DC、AB,设它们交于点N,连PN.
∵∠NAC=∠DAC=60°,AC⊥CD,
∴C为ND的中点.         …12分
∵E为PD中点,∴EC∥PN.…14分
∵EC?平面PAB,PN?平面PAB,
∴EC∥平面PAB.