如图,在四棱锥中,为等边三角形,平面平面,,,,,为的中点。
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)求二面角的余弦值;
(Ⅲ)若平面,求的值。
(1)因为是等边三角形,为的中点,所以,又因为平面平面,平面,所以平面,所以。
(2)取中点,连结,由题设知是等腰梯形,所以,由(1)知平面,又平面,所以。
如图建立空间直角坐标系,则,,,,,设平面的法向量,则即,令,则,,于是,平面的法向量为,所以, 由题知二面角为钝角,所以它的余弦值为。
(3)因为平面,所以,即,因为,,所以,由及解得。
本题主要考查二面角及空间直角坐标系。
(1)由题意可知,又因为平面平面,平面,即可得。
(2)由题设和(1)可建立空间直角坐标系,根据条件,分别设法向量,由法向量和平面中向量的乘积为,可分别得出两平面的法向量,再由公式可得出余弦值为。
(3)因为,所以,又因为,,所以可解得。