(本小题满分12分)
如图,四棱锥中,底面为矩形,平面,为的中点。
(Ⅰ)证明:平面
(Ⅱ)设二面角为,,,求三棱锥的体积。
(Ⅰ)连结交于点,连结。因为为矩形,所以为的中点,又是的中点,所以。平面,平面,所以平面。
(Ⅱ)因为平面,为矩形,所以,,两两垂直。如图,以为坐标原点,的方向为轴的正方向,为单位长,建立空间直角坐标系,则,,。设,则,。设为平面的法向量,则即,可取,又因为为平面的法向量,由题设,即,解得,因为为的中点,所以三棱锥的高是,三棱锥的体积。
本题主要考查空间向量及其运算以及空间向量的应用。
(Ⅰ)由线面平行定理可得;
(Ⅱ)建系,利用平面的法向量和平面的法向量求出二面角的大小,并据此求出到面的距离,即为高,从而求出的体积。