18.(12分)如图,四棱锥 $\mathrm{P}-\mathrm{ABCD}$ 中,底面 ABCD 为矩形, $\mathrm{PA} \perp$ 平面 $\mathrm{ABCD}, \mathrm{E}$ 为 $P D$ 的中点。
(I)证明:$P B \|$ 平面 $A E C$ ;
(II)设 $\mathrm{AP}=1, \mathrm{AD}=\sqrt{3}$ ,三棱锥 $\mathrm{P}-\mathrm{ABD}$ 的体积 $\mathrm{V}=\frac{\sqrt{3}}{4}$ ,求 A 到平面 PBC 的距离.
(12分)如图,四棱锥 P - ABCD 中,底面 ABC…——2014 高考数学第 18 题答案解析
2014_新课标 II 卷 (2014·文)
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【考点】LF:棱柱、棱锥、棱台的体积;LS:直线与平面平行;MK:点、线、面间的距离计算.
【专题】5F:空间位置关系与距离.
【分析】(I)设BD与AC
的交点为 O ,连结 EO ,通过直线与平面平行的判定定理证明 $\mathrm{PB} \|$ 平面 AEC ;
(II)通过 $\mathrm{AP}=1, \mathrm{AD}=\sqrt{3}$ ,三棱锥 $\mathrm{P}-\mathrm{ABD}$ 的体积 $\mathrm{V}=\frac{\sqrt{3}}{4}$ ,求出 AB ,作 $\mathrm{AH} \perp \mathrm{PB}$ 角 P $B$ 于 $H$ ,说明 $A H$ 就是 $A$ 到平面 $P B C$ 的距离.通过解三角形求解即可.
【解答】解:( I )证明:设 BD 与 AC 的交点为 O ,连结 EO ,
$\because \mathrm{ABCD}$ 是矩形,
$\therefore \mathrm{O}$ 为 BD 的中点
$\because \mathrm{E}$ 为 PD 的中点,
$\therefore \mathrm{EO} \| \mathrm{PB}$ .
EOC 平面 $\mathrm{AEC}, \mathrm{PB} \not \subset$ 平面 AEC
$\therefore \mathrm{PB} \|$ 平面AEC;
(II)$\because \mathrm{AP}=1, \mathrm{AD}=\sqrt{3}$ ,三棱锥 $\mathrm{P}-\mathrm{ABD}$ 的体积 $\mathrm{V}=\frac{\sqrt{3}}{4}$ ,
$\therefore \mathrm{V}=\frac{1}{6} \mathrm{PA} \cdot \mathrm{AB} \cdot \mathrm{AD}=\frac{\sqrt{3}}{6} \mathrm{AB}=\frac{\sqrt{3}}{4}$ ,
$\therefore \mathrm{AB}=\frac{3}{2}, \quad \mathrm{~PB}=\sqrt{1+\left(\frac{3}{2}\right)^{2}}=\frac{\sqrt{13}}{2}$ .
作 $\mathrm{AH} \perp \mathrm{PB}$ 交 PB 于 H ,
由题意可知 $\mathrm{BC} \perp$ 平面 PAB ,
$\therefore \mathrm{BC} \perp \mathrm{AH}$ ,
故 $\mathrm{AH} \perp$ 平面 PBC 。
又在三角形 PAB 中,由射影定理可得: $\mathrm{AH}=\frac{\mathrm{PA} \cdot \mathrm{AB}}{\mathrm{PB}}=\frac{3 \sqrt{13}}{13}$
A 到平面 PBC 的距离 $\frac{3 \sqrt{13}}{13}$ .
【点评】本题考查直线与平面垂直,点到平面的距离的求法,考查空间想象能力以及计算能力。