四面体与四棱锥:2014年文数全国卷B18

2014年文数全国卷B18

如图,四棱锥 P-ABCD 中,底面 ABCD为矩形,PA\perp平面 ABCDEPD 的中点.

(Ⅰ)证明:PB // 平面 AEC;

(Ⅱ)设 AP=1,\,AD=\sqrt{3},三棱锥 P-ABD 的体积 V=\dfrac{\sqrt{3}}{4},求 A 到平面 PBC 的距离.

2014年文数全国卷B18

【解答问题Ⅰ】

AC,BD 交点为 Q, 连接 QE.

ABCD 是矩形,∴ QBD 中点,

又∵ EPD 中点,

EQ //PB (中位线性质)

EQ //PB , EQ \subset 平面 AEC,

PB // 平面 AEC. 证明完毕.


【解答问题Ⅱ】

PA\perp平面 ABCD

PA \perp AD, PA \perp AB.

ABCD 是矩形,∴ BC \perp AB

BC \perp 平面 PAB.

PB \perp BC

PA \perp AB, PA \perp AD,

V_{P-ABD} = \dfrac {1}{6} PA \times AB \times AD

AB= \dfrac {6 \times V_{P-ABD}} {PA \times AD} =\dfrac {3}{2}

由勾股定理可得:PB= \dfrac {\sqrt{13}}{2}

BC \perp PB,

S_{\triangle PBC} = \dfrac {\sqrt{39}}{4}

ABCD 是矩形,S_{\triangle ABD} = S_{\triangle ABC}

V_{P-ABD} = V_{P-ABD}

A 到平面 PBC 的距离为 h, 则

h = \dfrac {3V_{P-ABC}}{S_{\triangle PBC}} = \dfrac {3}{13}\sqrt{13}.


【提炼与提高】

问题Ⅰ中,利用中位线的性质推出线线平行;由线线平行推出线面平行。这是立体几何中的常规操作。

问题Ⅱ中,利用四面体的体积公式求出点与平面的距离,也是常规操作。

四面体是最基本的多面体,也是高中立体几何的核心。玩转四面体,立体几何就通了。


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