(本小题满分 13 分) 《九章算术》中,将底面为长方形且…——2015 高考数学第 20 题答案解析

2015_退役省自主命题 (2015·文)

2015 全国 第 20 题 解答题 区分题
2015_退役省自主命题 (2015·文)

20.(本小题满分 13 分)

《九章算术》中,将底面为长方形且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥称之为阳马,将四个面都为直角三角形的四面体称之为鱉臑。

在如图所示的阳马 $P-A B C D$ 中,侧棱 $P D \perp$ 底面 $A B C D$ ,且 $P D=C D$ ,点 $E$ 是 $P C$ 的中点,连接 $D E, B D, B E$ .

(I)证明:$D E \perp$ 平面 $P B C$ .试判断四面体 $E B C D$ 是否为鳖臑,若是,写出其每个面的直角(只需写出结论);若不是,请说明理由;
(II)记阳马 $P-A B C D$ 的体积为 $V_{1}$ ,四面体 $E B C D$ 的体积为 $V_{2}$ ,求 $\frac{V_{1}}{V_{2}}$ 的值.

参考答案

(I)因为 $P D \perp$ 底面 $A B C D$ ,所以 $P D \perp B C$ 。由底面 $A B C D$ 为长方形,有 $B C \perp C D$ ,而 $P D \cap C D=D$ ,所以 $B C \perp$ 平面 $P C D . D E \subset$ 平面 $P C D$ ,所以 $B C \perp D E$ .又因为 $P D=C D$ ,点 $E$ 是 $P C$ 的中点,所以 $D E \perp P C$ .而 $P C \cap B C=C$ ,所以 $D E \perp$ 平面 $P B C$ .四面体 $E B C D$ 是一个鳖臑;(II)$\frac{V_{1}}{V_{2}}=4$ .

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核心知识
直线、平面垂直的判定与性质
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