（2014•湖北模拟）如图，在底面是正方形的四棱锥P-ABCD中，PA⊥面ABCD，BD交AC于点E，F是PC中点，G为AC上一动点．（1）求证：BD⊥FG；（2）确定点G在线段AC上的位置，使FG∥平面PBD，并说明理

Question

（2014•湖北模拟）如图，在底面是正方形的四棱锥P-ABCD中，PA⊥面ABCD，BD交AC于点E，F是PC中点，G为AC上一动点．
（1）求证：BD⊥FG；
（2）确定点G在线段AC上的位置，使FG∥平面PBD，并说明理由．
（3）如果PA=AB=2，求三棱锥B-CDF的体积．

Answer 1

（1）证明：∵PA⊥面ABCD，四边形ABCD是正方形，
其对角线BD、AC交于点E，
∴PA⊥BD，AC⊥BD．…（2分）
∴BD⊥平面APC，…（3分）
∵FG⊂平面PAC，
∴BD⊥FG…（4分）
（2）当G为EC中点，即AG＝(3)/(4)AC时，FG∥平面PBD．…（5分）
理由如下：
连结PE，由F为PC中点，G为EC中点，知FG∥PE…（6分）
而FG⊄平面PBD，PB⊂平面PBD，
故FG∥平面PBD．…（8分）
（3）连结FE，FD，
∵F是PC中点，E是正方形ABCD对角线的交点，
∴FE∥PA，且FE=(1)/(2)PA＝1，
∵PD⊥面ABCD，∴FE⊥面BCD，
∵S_△BCD=(1)/(2)×2×2=2，
∴三棱锥B-CDF的体积V=V_F-BCD=(1)/(3)×1×2=(2)/(3)．…（12分）