(本小题满分13分,(Ⅰ)(5分),(Ⅱ)(8分))
如图,四棱锥中,⊥底面,,,,为的中点,⊥。
(Ⅰ)求的长;
(Ⅱ)求二面角的余弦值。
(Ⅰ)如图,连接交于,因为,
即为等腰三角形,又平分,故。
以为坐标原点,,,的方向分别为轴,轴,轴的正方向,建立空间直角坐标系,
则,故,,,。
因底面,可设,由为边中点,。又,,
因,故,即(舍去),所以。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,设平面的法向量为,平面的法向量为,
由,得
,因此可取。
由,得,
故可取。
从而法向量,的夹角的余弦值为。
故二面角的正弦值为。
本题主要考查用建系法解决立体几何问题。
(Ⅰ)底面,可以考虑用建系法。建系时尽量让更多的点落在坐标轴上,容易求出这些点的坐标。注意到,以和交点为坐标原点,,,的方向分别为轴,轴,轴的正方向建系,写出图中点的坐标,未知的设出来,利用列方程求解。
(Ⅱ)易看出该二面角的平面角是锐角,求出两个平面的法向量,,,利用即可。