Question

如圖，BC為圓O的直徑，D為圓周上異于B、C的一點，AB垂直于圓O所在的平面，BE⊥AC于點E，BF⊥AD于點F．
（Ⅰ）求證：BF⊥平面ACD；
（Ⅱ）若AB=BC=2，∠CBD=45°，求四面體BDEF的體積．

Answer 1

考點：直線與平面垂直的判定,棱柱、棱錐、棱臺的體積

專題：空間位置關(guān)系與距離

分析：對第（Ⅰ）問，由于BF⊥AD，要證BF⊥平面ACD，只需證BF⊥CD，故只需CD⊥平面ABD，由于CD⊥BD，只需CD⊥AB，由AB⊥平面BDC；
對第（Ⅱ）問，四面體BDEF即三棱錐E-BDF，由CD⊥平面ABD及E為AC的中點知，三棱錐E-BDF的高等于

1

2

CD，在Rt△ABD中，根據(jù)BF⊥AD，設(shè)法求出S_△BDF，即得四面體BDEF的體積．

解答： 解：（Ⅰ）證明：∵BC為圓O的直徑，∴CD⊥BD，
∵AB⊥圓0所在的平面BCD，且CD?平面BCD，∴AB⊥CD，
又AB∩BD=B，∴CD⊥平面ABD，
∵BF?平面ABD，∴CD⊥BF，
又∵BF⊥AD，且AD∩CD=D，
∴BF⊥平面ACD．
（Ⅱ）∵AB=BC=2，∠CBD=45°，∴BD=CD=

2

，
∵BE⊥AC，∴E為AC的中點，
又由（Ⅰ）知，CD⊥平面ABD，
∴E到平面BDF的距離d=

1

2

CD=

2

2

．
在Rt△ABD中，有AD=

AB2+BD2

=

6

，
∵BF⊥AD，由射影定理得BD²=DF•AD，
則DF=

BD2

AD

=

6

3

，從而BF=

BD2-DF2

=

2 3

3

，
∴S△BDF=

1

2

DF•BF=

2

3

，
∴四面體BDEF的體積=VE-BDF=

1

3

S△BDF•d=

1

3

×

2

3

×

2

2

=

1

9

．

點評：1．本題考查了線面垂直的定義與性質(zhì)與判定，關(guān)鍵是掌握線面垂直與線線垂直的相互轉(zhuǎn)化：“線線垂直”可由定義來實現(xiàn)，“線面垂直”可由判定定理來實現(xiàn)．
2．考查了三棱錐體積的計算，求解時，應(yīng)尋找適當(dāng)?shù)牡酌媾c高，使面積和高便于求解，面積可根據(jù)三角形形狀求解，高可轉(zhuǎn)化為距離的計算．