Question

如圖，四棱錐P-ABCD的底面ABCD為菱形，∠ABC=60°，PA⊥底面ABCD，PA=AB=2，E為PA的中點．
（Ⅰ）求證：PC∥平面EBD；
（Ⅱ）求三棱錐C-PAD的體積V_C-PAD；
（Ⅲ）在側棱PC上是否存在一點M，滿足PC⊥平面MBD，若存在，求PM的長；若不存在，說明理由．

Answer 1

（Ⅰ）證明：設AC、BD相交于點F，連接EF，
∵ABCD底面ABCD為菱形，∴F為AC的中點，
又∵E為PA的中點，∴EF∥PC．
又∵EF?平面EBD，PC?平面EBD，
∴PC∥平面EBD．


（Ⅱ）∵底面ABCD為菱形，∠ABC=60°，
∴△ACD是邊長為2正三角形，
又∵PA⊥底面ABCD，∴PA為三棱錐P-ACD的高，
∴V_C-PAD=VP-ACD=

1

3

S△ACD•PA=

1

3

×

3

4

×22×2=

2 3

3

．
（Ⅲ）在側棱PC上存在一點M，滿足PC⊥平面MBD，下面給出證明．
∵PA⊥底面ABCD，
又ABCD底面ABCD為菱形，∴AC⊥BD，
∵BD?平面ABCD，
∴BD⊥PC．
在△PBC內，可求PB=PC=2

2

，BC=2，
在平面PBC內，作BM⊥PC，垂足為M，
設PM=x，則有8-x2=4-(2

2

-x)2，解得x=

3 2

2

＜2

2

．
連接MD，∵PC⊥BD，BM⊥PC，BM∩BD=B，BM?平面BDM，BD?平面BDM，
∴PC⊥平面BDM．
所以滿足條件的點M存在，此時PM的長為

3 2

2

．