(本小题满分12分)
如图,四棱锥中,底面为平行四边形,,,底面。
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)若,求二面角的余弦值。
(Ⅰ)因为,,由余弦定理得,
从而,故。
又底面,可得。
所以平面, 故 。
(Ⅱ)如图,以为坐标原点,的长为单位长,射线为轴的正半轴建立空间直角坐标系,则,,,。
,,。
设平面的法向量为,则;,即。
因此可取,
设平面的法向量为,则。
可取,,
故二面角 的余弦值为 。
本题主要考查立体几何线线垂直、空间直角坐标系和求二面角。
(Ⅰ)由三垂线定理,只需证在底面的投影即可,由于,且底面是平行四边形,又,所以可由余弦定理可得。进而由勾股定理得出,即。
(Ⅱ)要求二面角的大小,建立空间直角坐标系求出两面的法向量,计算出法向量的夹角即可得到二面角的大小。