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已知四棱锥P-ABCD的底面是边长为4的正方形,PD⊥底面ABCD,PD=6,M,N分别为PB,AB的中点,设AC和BD相交于点O
(Ⅰ)证明:OM∥底面PAD;
(Ⅱ)若DF⊥PA且交PA于F点,证明DF⊥平面PAB;
(Ⅲ)求四面体D-MNB的体积
分析:(Ⅰ)要证明:OM∥底面PAD,只要证明OM∥PD即可.
(Ⅱ)要证明DF⊥平面PAB;已知DF⊥PA,证明DF⊥AB即可.
(Ⅲ)求四面体D-MNB的体积,直接求出底面MNB的面积,再求D到底面MNB的距离即可.
解答:解:(Ⅰ)由已知易知OM是△BDP的中位线,
∴OM∥PD.
∵OM?面PAD,PD?面PAD
∴OM∥面PAD
(另证:也可先证明平面OMN∥平面DPA)
(Ⅱ)PD⊥底面ABCD,
∴AB⊥PD,又AB⊥AD,AD∩PD=D
∴AB⊥平面PAD,又AB?平面PAB,
∴平面PAD⊥平面PAB,
又平面PAD∩平面PAB=PA,DF⊥PA,DF?平面PAD,
∴DF⊥平面PAB
(Ⅲ)由(Ⅱ)知DF⊥平面PAB,
∴四面体D-MNB的高为DF,
在Rt△PDA中,DF=
DA•DP
DA2+DP2
=
12
13
13

由AB⊥平面PAD,得AB⊥PA,又MN∥PA,
∴MN⊥NB,AP=
DA2+DP2
=
42+62
=
52
=2
13

S△BMN=
1
2
BN•MN=
1
2
AB
2
AP
2
=
13
VD-MNB=
1
3
S△MNB•DF
=
1
3
.
12
13
13
13
=4
点评:本题考查空间直线与直线、平面的位置关系,棱锥的体积,考查空间想象能力,是中档题.
练习册系列答案
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科目:高中数学 来源: 题型:

精英家教网如图,已知四棱锥P--ABC的底面ABCD为正方形,PA⊥平面ABCD,PA=AB=2,e为PC的中点,F为AD的中点.
(Ⅰ)证明EF∥平面PAB;
(Ⅱ)证明EF⊥平面PBC;
(III)点M是四边形ABCD内的一动点,PM与平面ABCD所成的角始终为45°,求动直线PM所形成的曲面与平面ABCD、平面PAB、平面PAD所围成几何体的体积.

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科目:高中数学 来源: 题型:

精英家教网如图,已知四棱锥P-ABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD=90°,AB=BC=2CD=2,PB=PC,侧面PBC⊥底面ABCD,O是BC的中点.
(1)求证:PO⊥平面ABCD;
(2)求证:PA⊥BD
(3)若二面角D-PA-O的余弦值为
10
5
,求PB的长.

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科目:高中数学 来源: 题型:

已知四棱锥P-ABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD=90°,E为BC中点,AE与BD交于O点,AB=BC=2CD=2,BD⊥PE.
(1)求证:平面PAE⊥平面ABCD; 
(2)若直线PA与平面ABCD所成角的正切值为
5
2
,PO=2,求四棱锥P-ABCD的体积.

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科目:高中数学 来源: 题型:

如图,已知四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是直角梯形,∠DAB=∠ABC=90°,E是线段PC上一点,PC⊥平面BDE.
(Ⅰ)求证:BD⊥平面PAB.
(Ⅱ)若PA=4,AB=2,BC=1,求直线AC与平面PCD所成角的正弦值.

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科目:高中数学 来源:2010-2011学年山东省济宁一中高三(上)期末数学试卷(理科)(解析版) 题型:解答题

如图,已知四棱锥P--ABC的底面ABCD为正方形,PA⊥平面ABCD,PA=AB=2,e为PC的中点,F为AD的中点.
(Ⅰ)证明EF∥平面PAB;
(Ⅱ)证明EF⊥平面PBC;
(III)点M是四边形ABCD内的一动点,PM与平面ABCD所成的角始终为45°,求动直线PM所形成的曲面与平面ABCD、平面PAB、平面PAD所围成几何体的体积.

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