例2.如图,三棱锥P-ABC中,PA=a, AB=AC=2a, ∠PAB=∠PAC=∠BAC=60°, 求这个三棱锥的体积。
分析:由AB=AC,∠BAC=60°→ΔABC为正三角形,由∠PAB=∠PBC,点P在面ABC上的射影必在∠BAC的角平分线上。
解(法一)(直接用公式):
作BC中点D,连结AD,PD;过P作PO⊥平面ABC于O,
∵∠PAB=∠PAC,AB=AC,∴ΔPAB≌ΔPAC,AD⊥BC,
∴ PB=PC, ∴PD⊥BC,∴ BC⊥平面PAD, ∴平面ABC⊥平面PAD,
∴ O点必在AD上,过O作OE⊥AB于E,连结PE,则PE⊥AB,
在RtΔPAE中,∠PAE=60°,PA=a,
∴ PE= a, AE= , OE=AE·tan30°,
在RtΔPOE中,PO= = a, 又易知SΔABC= a2,
∴ VP-ABC= ·SΔABC·PO= a3。
解(法二)(利用等积转换法):
在ΔPAB中,PA=a, AB=2a, ∠PAB=60°,
∴ PB2=a2+(2a)2-2·a·(2a)·cos60°=3a2,
∴ ΔPAB是直角三角形,PA⊥PB,同理可证PA⊥PC,又PB∩PC=P,
∴ PA⊥平面PBC,
在ΔPBC中,PB=PC= a, BC=2a, ∴SΔPBC= a2,
∴ VP-ABC=VA-PBC= ·SΔPBC·PA= a3。