(本题满分12分)
在如图所示的几何体中,四边形为平行四边形, , ,,,,。
(Ⅰ)若是线段的中点,求证:;
(Ⅱ)若,求二面角的大小。
(Ⅰ),,可知延长交于点,而,,
则,即,
于是三线共点,,若是线段的中点,而,
则,四边形为平行四边形,则,又,
所以;
(Ⅱ)由,作,则,
作,连接,则,于是为二面角的平面角。
若,设,则,,,为的中点,,,,
在中,,则,即二面角的大小为。
本题主要考查立体几何中证明线面平行与二面角的计算。
(Ⅰ)本题需要根据题目中的平行关系,证出与平面内的一条直线平行,再根据“如果平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,那么该直线与此平面平行”的判定定理,证出欲证结论。
(Ⅱ)本题可以采用建系法来做。由于棱三条直线两两平行,故宜将点作为原点,以分别为轴建立平面直角坐标系,得出平面与平面的法向量,再根据,便可得出该二面角的余弦值,进而得出该二面角的大小。另外,本题也可采取几何法来做。先通过几何法找出二面角的平面角,然后再做出证明,进而根据线线之间的长度关系,便可得出此平面角的大小,进而得出结论。