(本小题满分12分)
如图,已知正三棱锥的侧面是直角三角形,,顶点在平面内的正投影为点,在平面内的正投影为点,连接并延长交于点。
(1)证明:是的中点;
(2)在图中作出点在平面内的正投影(说明作法及理由),并求四面体的体积。
(1)根据题意,因为为正三棱锥底面上的高,所以有平面,所以,又在平面上的正投影为,所以平面,所以,又,所以平面,所以,又,所以点为的中点; ......5分
(2)在平面内,过点作的平行线交于点,即为在平面内的正投影。
理由如下:由已知可得,,又,所以,,因此平面,即点为在平面内的正投影。
连接,因为在平面内的正投影为,所以是正三角形的中心,由(1)知,是的中点,所以在上,故,由题意可得平面,平面,所以,因此,。由已知,正三棱锥的侧面是直角三角形且,可得,,在等腰直角三角形中,可得,所以四面体的体积。 ......12分
本题主要考查点、直线、平面的位置关系。
(1)因,要证是的中点,只需证明,所以只需证明垂直于的两条相交直线和即可,结合投影线的性质即可得证;
(2)作,因为可证得垂直于平面的两条相交直线和,所以是在平面的投影;根据线段的位置关系和长度,可求得、和的长度,即可求出四面体的体积。