典例2 如图,四边形ABCD为正方形,QA⊥平面ABCD,PD∥QA,QA=AB=PD.
求棱锥Q-ABCD的体积与棱锥P-DCQ的体积的比值.
[思路分析] 对于棱锥Q-ABCD,其底面为正方形ABCD,高即为QA,易求体积;对于三棱锥P-DCQ,若以△DCQ为底面,则应证明PQ是其高,然后再计算,也可将三角形CDP作为底面,这时其高易证即为AD,从而可求体积.
[解析] 设AB=a.由题意知AQ即为棱锥Q-ABCD的高,
所以棱锥Q-ABCD的体积V1=Sh=×a2×a
=a3.
解法1:由于棱锥P-DCQ与棱锥Q-CDP是同一个棱锥,其体积相等,而其底面是Rt△CDP,面积为S1=×a×2a=a2.
取DP中点N,连接QN,则QN∥AD,
又AD⊥DC,AD⊥DP,所以AD⊥平面CDP,
故QN⊥平面CDP.
因此QN就是三棱锥Q-CDP的高,且QN=AD=a.
于是棱锥P-DCQ的体积V 2=VQ-CDP=×a×a2=a3.
于是V1∶V2=1.
解法2:因为QA⊥平面ABCD,
所以平面PDAQ⊥平面ABCD,交线为AD.
又四边形ABCD为正方形,DC⊥AD,
所以DC⊥平面PDAQ.于是得PQ⊥DC.
在直角梯形PDAQ中,可得DQ=PQ=PD,
则PQ⊥QD,所以PQ⊥平面DCQ.
即PQ为三棱锥P-DCQ的高,且PQ=a,
而△DCQ的面积为·a·a=a2,
所以三棱锥P-DCQ的体积V2=·a2·a
=a3,于是V1∶V2=1.
『规律总结』 1.锥体的体积公式V=Sh既适合棱锥,也适合圆锥,其中棱锥可以是正棱锥,也可以不是正棱锥.