(本小题满分13分)
如图,在四棱锥中,平面,,,,,。
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)求二面角的正弦值;
(Ⅲ)设为棱上的点,满足异面直线与所成的角为,求的长。
如图:以点为圆点建立空间直角坐标系,依题意得:
,,,,。
(Ⅰ)易得,,
于是,所以:
(Ⅱ),,
设平面的法向量,
则,即
不妨令,可得。
可取平面的法向量。
于是
从而。
所以二面角的正弦值为。
(Ⅲ)设点的坐标为,其中
由此得,由
故:,
所以,,
解得:,即
本题考查两条直线的位置关系,二面角,异面直线所成的角,直线与平面垂直以及空间向量的应用。
建立合适的坐标系后写出各点坐标,
(Ⅰ)证明两直线垂直,即证对应的向量数量积为;
(Ⅱ)利用向量的二面角公式可求出夹角余弦值,从而可求出正弦值;
(Ⅲ)设出点坐标,借助已知条件列出方程,求出点坐标后,代入两点距离公式即可得出的长。