(本小题满分12分)
如图,已知二面角的大小为,菱形在面内,、两点在棱上,,是的中点,面,垂足为。
(Ⅰ)证明:平面;
(Ⅱ)求异面直线与所成角的余弦值。
(Ⅰ)
如图所示,因为,,所以。连接,由题设知,是正三角形。又是的中点,所以。而,故平面。
(Ⅱ)因为,所以与所成的角等于与所成的角,即是与所成的角。由(Ⅰ)知,平面,所以。又,于是是二面角的平面角,从而。不妨设,则。易知。在中,。连接,在中,。故异面直线与所成角的余弦值为。
本题主要考查线面关系的判定,二面角。
(1)根据菱形的性质得到,与已知条件面相结合即可得到结论;
(2)作出如图所示的辅助线,得到二面角的某个具体角,根据边角关系即可求得其余弦值。