(本小题满分13分)
如图,四棱柱的底面是边长为的正方形,四条侧棱长均为。点,,,分别是棱,,,上共面的四点,,。
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)若,求四边形的面积。
(Ⅰ)因为平面,平面,且平面平面,所以。同理可证,因此。
(Ⅱ)
连接,交于点,交于点,连接,。因为,是的中点,所以,同理可得。又,且,都在底面内,所以底面。又因为平面平面,且平面,所以平面。因为平面平面,所以,且底面,从而。所以是梯形的高。由,得,从而,即为的中点。再由得,即是的中点,且。由已知可得,,所以。故四边形的面积。
本题主要考查线面关系的判定和多边形面积。
(1)根据线面平行的性质得到,,故成立;
(2)根据线面关系和边角关系得到所要求的四边形的各边的长,根据(1)中的结论即可得到四边形的面积。