(12分)如图,在三棱锥$P-ABC$中,$AB\bot BC$,$AB=2$,$BC=2\sqrt{2}$,$PB=PC=\sqrt{6}$,$BP$,$AP$,$BC$的中点分别为$D$,$E$,$O$,点$F$在$AC$上,$BF\bot AO$. (1)求证:$EF//$平面$ADO$; (2)若$\angle POF=120^\circ$,求三棱锥$P-ABC$的体积.
答案:(1)证明见解析; (2)$\dfrac{2\sqrt{6}}{3}$. 分析:(1)作$FH\bot AB$,垂足为$H$,设$AH=x$,利用$\rm{Rt}\Delta AHF\backsim \rm{Rt}\Delta ABC$得出$HF$,利用$\rm{Rt}\Delta BHF\backsim \rm{Rt}\Delta OBA$列方程求出$x=1$,判断$H$是$AB$的中点,利用中位线定理得出$EF//PC$,$DO//PC$,证明$EF//DO$,得出$EF//$平面$ADO$; (2)过$P$作$PM$垂直$FO$的延长线交于点$M$,求出$BO$,$PO$,计算$PM$,再求$\Delta ABC$的面积和三棱锥$P-ABC$的体积. (1)证明:在$\rm{Rt}\Delta ABC$中,作$FH\bot AB$,垂足为$H$,设$AH=x$,则$HB=2-x$,
因为$FH//CB$,所以$\rm{Rt}\Delta AHF\backsim \rm{Rt}\Delta ABC$,所以$\dfrac{AH}{AB}=\dfrac{HF}{BC}$,即$\dfrac{x}{2}=\dfrac{HF}{2\sqrt{2}}$,解得$HF=\sqrt{2}x$, 又因为$\angle BFH=\angle FBO$,所以$\angle AOB=\angle FBH$,且$\angle BHF=\angle OBA=90^\circ$, 所以$\rm{Rt}\Delta BHF\backsim \rm{Rt}\Delta OBA$,所以$\dfrac{HF}{BH}=\dfrac{AB}{BO}$,即$\dfrac{\sqrt{2}x}{2-x}=\dfrac{2}{\sqrt{2}}$,解得$x=1$, 即$AH=1$,所以$H$是$AB$的中点,$F$是$AC$的中点, 又因为$E$是$PA$的中点,所以$EF//PC$,同理,$DO//PC$,所以$EF//DO$, 又因为$EF\not\subset$平面$ADO$,$DO\subset$平面$ADO$, 所以$EF//$平面$ADO$; (2)解:过$P$作$PM$垂直$FO$的延长线交于点$M$,
因为$PB=PC$,$O$是$BC$中点,所以$PO\bot BC$,在$\rm{Rt}\Delta PBO$中,$PB=\sqrt{6}$,$BO=\dfrac{1}{2}BC=\sqrt{2}$,所以$PO=\sqrt{PB^2-OB^2}=\sqrt{6-2}=2$, 因为$AB\bot BC$,$OF//AB$,所以$OF\bot BC$,又$PO\bigcap OF=O$,$PO$,$OF\subset$平面$POF$,所以$BC\bot$平面$POF$, 又$PM\subset$平面$POF$,所以$BC\bot PM$, 又$BC\bigcap FM=O$,$BC$,$FM\subset$平面$ABC$, 所以$PM\bot$平面$ABC$,即三棱锥$P-ABC$的高为$PM$, 因为$\angle POF=120^\circ$,所以$\angle POM=60^\circ$, 所以$PM=PO\sin 60^\circ =2\times \dfrac{\sqrt{3}}{2}=\sqrt{3}$, $\Delta ABC$的面积为$S_{\Delta ABC}=\dfrac{1}{2}\times AB\times BC=\dfrac{1}{2}\times 2\times 2\sqrt{2}=2\sqrt{2}$, 所以三棱锥$P-ABC$的体积为${{V}_{P-ABC}}=\dfrac{1}{3}\times 2\sqrt{2}\times \sqrt{3}=\dfrac{2\sqrt{6}}{3}$. 点评:本题考查了直线与平面平行的应用问题,也考查了几何体体积计算问题,是中档题.
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