Question

16．如圖，在四棱錐P-ABCD中，AB∥CD，且∠BAP=∠CDP=90°．
（1）證明：平面PAB⊥平面PAD；
（2）若PA=PD=AB=DC，∠APD=90°，且四棱錐P-ABCD的體積為$\frac{8}{3}$，求該四棱錐的側(cè)面積．

Answer 1

分析 （1）推導(dǎo)出AB⊥PA，CD⊥PD，從而AB⊥PD，進(jìn)而AB⊥平面PAD，由此能證明平面PAB⊥平面PAD．
（2）設(shè)PA=PD=AB=DC=a，取AD中點(diǎn)O，連結(jié)PO，則PO⊥底面ABCD，且AD=$\sqrt{2}a$，PO=$\frac{\sqrt{2}}{2}a$，由四棱錐P-ABCD的體積為$\frac{8}{3}$，求出a=2，由此能求出該四棱錐的側(cè)面積．

解答 證明：（1）∵在四棱錐P-ABCD中，∠BAP=∠CDP=90°，
∴AB⊥PA，CD⊥PD，
又AB∥CD，∴AB⊥PD，
∵PA∩PD=P，∴AB⊥平面PAD，
∵AB?平面PAB，∴平面PAB⊥平面PAD．
解：（2）設(shè)PA=PD=AB=DC=a，取AD中點(diǎn)O，連結(jié)PO，
∵PA=PD=AB=DC，∠APD=90°，平面PAB⊥平面PAD，
∴PO⊥底面ABCD，且AD=$\sqrt{{a}^{2}+{a}^{2}}$=$\sqrt{2}a$，PO=$\frac{\sqrt{2}}{2}a$，
∵四棱錐P-ABCD的體積為$\frac{8}{3}$，
∴V_P-ABCD=$\frac{1}{3}×{S}_{四邊形ABCD}×PO$
=$\frac{1}{3}×AB×AD×PO$=$\frac{1}{3}×a×\sqrt{2}a×\frac{\sqrt{2}}{2}a$=$\frac{1}{3}{a}^{3}$=$\frac{8}{3}$，
解得a=2，∴PA=PD=AB=DC=2，AD=BC=2$\sqrt{2}$，PO=$\sqrt{2}$，
∴PB=PC=$\sqrt{4+4}$=2$\sqrt{2}$，
∴該四棱錐的側(cè)面積：
S_側(cè)=S_△PAD+S_△PAB+S_△PDC+S_△PBC
=$\frac{1}{2}×PA×PD$+$\frac{1}{2}×PA×AB$+$\frac{1}{2}×PD×DC$+$\frac{1}{2}×BC×\sqrt{P{B}^{2}-（\frac{BC}{2}）^{2}}$
=$\frac{1}{2}×2×2+\frac{1}{2}×2×2+\frac{1}{2}×2×2+\frac{1}{2}×2\sqrt{2}×\sqrt{8-2}$
=6+2$\sqrt{3}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查面面垂直的證明，考查四棱錐的側(cè)面積的求法，考查空間中線線、線面、面面間的位置關(guān)系等基礎(chǔ)知識(shí)，考查推理論證能力、運(yùn)算求解能力、空間想象能力，考查數(shù)形結(jié)合思想、化歸與轉(zhuǎn)化思想，是中檔題．