Question

如圖，在四棱錐P－ABCD中，PD⊥平面ABCD，四邊形ABCD是菱形，AC＝6，BD＝8，E是PB上任意一點(diǎn)，△AEC面積的最小值是3．

（1）求證：AC⊥DE；

（2）求四棱錐P－ABCD的體積．

 

Answer 1

（1）詳見解析，（2）.

【解析】

試題分析：（1）證明線線垂直，一般利用線面垂直性質(zhì)與判定定理進(jìn)行轉(zhuǎn)化. 因?yàn)樗倪呅蜛BCD是菱形，所以AC⊥BD．又因?yàn)镻D⊥平面ABCD，所以PD⊥AC．因而AC⊥平面PDB，從而AC⊥DE．（2）設(shè)AC與BD相交于點(diǎn)F．連EF．由（1），知AC⊥平面PDB，所以AC⊥EF．所以S△ACE＝AC·EF，因此△ACE面積最小時(shí)，EF最小，則EF⊥PB．由△PDB∽△FEB，解得PD＝，因?yàn)镻D⊥平面ABCD，所以VP—ABCD＝S□ABCD·PD＝×24×＝．

（1）證明：連接BD，設(shè)AC與BD相交于點(diǎn)F．

因?yàn)樗倪呅蜛BCD是菱形，所以AC⊥BD．

又因?yàn)镻D⊥平面ABCD，AC平面ABCD，所以PD⊥AC．

而AC∩BD＝F，所以AC⊥平面PDB．

E為PB上任意一點(diǎn)，DE平面PBD，所以AC⊥DE．

（2）連EF．由（1），知AC⊥平面PDB，EF平面PBD，所以AC⊥EF． S△ACE＝AC·EF，在△ACE面積最小時(shí)，EF最小，則EF⊥PB．

S△ACE＝3，×6×EF＝3，解得EF＝1．

由△PDB∽△FEB，得．由于EF＝1，F(xiàn)B＝4，，

所以PB＝4PD，即．解得PD＝

VP—ABCD＝S□ABCD·PD＝×24×＝．

考點(diǎn)：線面垂直性質(zhì)與判定定理，四棱錐體積