(2014?唐山二模)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是平行四边形,且PA⊥底面ABCD,BD⊥PC,E是PA的中点

2025年05月06日 12:48
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(Ⅰ)∵PA⊥平面ABCD,
∴PA⊥BD.
又BD⊥PC,
∴BD⊥平面PAC,
∵BD?平面EBD,
∴平面PAC⊥平面EBD.

(Ⅱ)由(Ⅰ)可知,BD⊥AC,
∴ABCD是菱形,BC=AB=2.
设AC∩BD=O,建立如图所示的坐标系O-xyz,设OB=b,OC=c,
则P(0,-c,2),B(b,0,0),E(0,-c,1),C(0,c,0).

PB
=(b,c,-2),
OB
=(b,0,0),
OE
=(0,-c,1).
设n=(x,y,z)是面EBD的一个法向量,则n?
OB
=n?
OE
=0,
bx=0
?cy+z=0
取n=(0,1,c).
依题意,BC=
b2+c2
=2.①
记直线PB与平面EBD所成的角为θ,由已知条件
sinθ=
|n?
PB
|
|n|?|PB|
=
c
(1+c2)(b2+c2+22)
=
1
4
.②
解得b=
3
,c=1.
所以四棱锥P-ABCD的体积
V=
1
3
×2OB?OC?PA=
1
3
×2
3
×1×2=
4
3
3