(本小题满分13分)
如图,四棱柱中,底面是以为中心的菱形,,,,为上一点,且,。
(Ⅰ)求的长;
(Ⅱ)求二面角的正弦值。
(Ⅰ)如图所示,
连结,,因为菱形,则,且。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。
因,故,,所以,,,,,
由,知,,从而,即
设,,则,,因为,故,即,所以,(舍去),即。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,,,
设平面的法向量为,平面的法向量为。
由,得,故可取
从而法向量,的夹角的余弦值为
故所求二面角的正弦值为
本题主要考查点线面的位置关系及空间向量的运算。
(1)建立空间直角坐标系,利用已知条件求出的坐标,从而可求出的长度;
(2)求出平面与平面的法向量,利用两个法向量夹角的余弦值即可求出二面角的正弦值。