(本小题满分12分)
如图, 四棱柱的底面是正方形,为底面中心, 平面, 。
(Ⅰ) 证明: 平面;
(Ⅱ) 求平面与平面的夹角的大小。
(Ⅰ) 因为面,且面,所以;
又因为正方形中,;且,所以面,且面,故。
在正方形中,; 在中, 。
设的中点为,则四边形为正方形,所以。
又面,面,且,所以由以上三点可得。
(Ⅱ) 建立直角坐标系,使用向量法解题。
以为原点,以为轴正方向,以为轴正方向,则,,,。
由(Ⅰ)知,平面的一个法向量。
设平面的法向量为,则,解得其中一个法向量为。
。
所以平面与平面的夹角为。
本题主要考查点、线、面的位置关系。
(1)利用线面垂直可以得到,从而得到平面,。再利用构造出。可以得到线面垂直。
(2)通过建立直角坐标系得到所有点的坐标,然后利用分别求解两个平面的法向量,求出法向量的夹角,取锐角为两个平面的夹角。