(本小题满分12分)
如图,四棱锥中,为矩形,平面平面。
(1)求证:;
(2)若,,,问为何值时,四棱锥的体积最大?并且求此时平面与平面夹角的余弦值。
(1)证明:为矩形,故。又平面平面,平面平面,所以平面,故。
(2)解:过作的垂线,垂足为,过作的垂线,垂足为,连接,故平面,平面,。在中,,,。设,则,故四棱锥的体积为。因为,故当,即时,四棱锥的体积最大。
此时,建立如图所示的坐标系,各点的坐标为,,,,。故,,。设平面的法向量,则由,得,解得,,。同理可求出平面的法向量,从而平面与平面夹角的余弦值为。
本题主要考查点线面之间的位置关系。
(1)利用垂直于平面则垂直于平面内任意一条直线即可证明;
(2)用向量法根据题设条件可以很快求解。