如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,PA=23,BC=CD=2,∠ACB=∠ACD=π3.(Ⅰ)求证:BD⊥平面PAC;(Ⅱ)若侧棱PC上的点F满足PF=7FC,求三棱锥P-BDF的体积.

题目简介

如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,PA=23,BC=CD=2,∠ACB=∠ACD=π3.(Ⅰ)求证:BD⊥平面PAC;(Ⅱ)若侧棱PC上的点F满足PF=7FC,求三棱锥P-BDF的体积.

题目详情

如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,PA=2
3
,BC=CD=2,∠ACB=∠ACD=
π
3

(Ⅰ)求证:BD⊥平面PAC;
(Ⅱ)若侧棱PC上的点F满足PF=7FC,求三棱锥P-BDF的体积.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(Ⅰ)∵BC=CD=2,∴△BCD为等腰三角形,再由 ∠ACB=∠ACD=class="stub"π
3
,∴BD⊥AC.
再由PA⊥底面ABCD,可得PA⊥BD.
而PA∩AC=A,故BD⊥平面PAC.
(Ⅱ)∵侧棱PC上的点F满足PF=7FC,
∴三棱锥F-BCD的高是三棱锥P-BCD的高的class="stub"1
8

△BCD的面积S△BCD=class="stub"1
2
BC•CD•sin∠BCD=class="stub"1
2
×2×2×sinclass="stub"2π
3
=
3

∴三棱锥P-BDF的体积 V=VP-BCD-VF-BCD=class="stub"1
3
•S△BCD•PA
-class="stub"1
3
•S△BCD•class="stub"1
8
•PA
=class="stub"7
8
×class="stub"1
3
•S△BCD•PA

=class="stub"7
24
×
3
×2
3
=class="stub"7
4

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