立體幾何之目:2017年文數(shù)全國卷B題18

2017年文數(shù)全國卷B題18(12分)

如圖吱型,四棱錐 P-ABCD 中存筏,側(cè)面 PAD 為等邊三角形且垂直于底面 ABCD碍岔,AB=BC=\dfrac{1}{2}AD痴施,\angle BAD=\angle ABC=90°.

(1)證明∶直線 BC // 平面 PAD;

(2)若 \triangle PCD 的面積為 2\sqrt{7} 擎厢,求四棱錐 P-ABCD 的體積.

2017年文科數(shù)學(xué)全國卷B

【解答第1問】

\angle BAD=\angle ABC=90°, ∴ BC // AD, 又∵ AD \subset 平面 PAD, ∴ 直線 BC // 平面 PAD.

證明完畢.


2017年文數(shù)全國卷B題18

【解答第2問】

AD 中點(diǎn) M,并連接 MP,MC,AC.

AB=BC=\dfrac{1}{2}AD, \angle BAD=\angle ABC=90°,

ABCM 是正方形辣吃, MA=MD=MC

底面ABCD

PAD 是等邊三角形动遭,∴ PD=2MC, PM=\sqrt{3} MC

CD=\sqrt{2}MC

PAD 為等邊三角形, MA=MD, ∴ PM \perp AD

又∵ 側(cè)面 PAD 垂直于底面 ABCD, ∴ PM \perpADC, ∴ PM \perp MC

PM \perp MC, PM \perp AD, MA=MD=MC, PM 是公共邊拓哺,

\triangle PMA \cong \triangle PMC \cong \triangle PMD

PC=PD

等腰三角形PAD

CD 中點(diǎn) N 并連接 PN, 則 PN \perp CD

PN^2=PD^2-ND^2

PN=\sqrt{\dfrac{7}{2}} MC

S_{\triangle PCD}=\dfrac{1}{2} PN \cdot CD=\dfrac{\sqrt{7}}{2} MC^2

S_{\triangle PCD}=2\sqrt{7}, ∴ MC=2.

S_{ABCD}=6, PM=2\sqrt{3}

V_{P-ABCD}=\dfrac{1}{3} PM \cdot S_{ABCD} = 4 \sqrt{3}


【提煉與提高】

本題中恨旱,四棱錐的底面是一個梯形丙唧。但深入分析后盏阶,我們發(fā)現(xiàn):\triangle ACD 是一個等腰直角三角形,\triangle PAD 是正三角形鸟雏,而且這兩個側(cè)面是相互垂直的耕赘。所以辩棒,四面體 P-ACD 與2007年文數(shù)海南卷中的模型完全一致节榜,也就是我們自命名的 『常用四面體I』羡玛。

注意以下三角形:\triangle PMA, \triangle PMC, \triangle PMD. 這三個全等的直角三角形構(gòu)成了四面體 P-ABCD 的骨架。


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