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【题目】如图,矩形和菱形所在的平面相互垂直,的中点.

(Ⅰ)求证:平面

(Ⅱ)求二面角的余弦值.

【答案】(Ⅰ)详见解析(Ⅱ)

【解析】

(Ⅰ)由矩形和菱形所在的平面相互垂直,,进而证得平面,证得,再根菱形ABEF的性质,证得,利用线面垂直的判定定理,即可证得平面.

(Ⅱ) 由(Ⅰ)可知两两垂直,以为原点,轴,轴,轴,建立空间直角坐标系,分别求得平面ACD和平面ACG一个法向量,利用向量的夹角公式,即可求解.

(Ⅰ)证明:∵矩形和菱形所在的平面相互垂直,

∵矩形菱形,∴平面

∵AG平面,∴

∵菱形中,的中点,∴,∴

,∴平面.

(Ⅱ) 由(Ⅰ)可知两两垂直,以为原点,轴,轴,轴,

建立空间直角坐标系,

,则

设平面的法向量,则

,得

设平面的法向量,则

,得

设二面角的平面角为,则

由图可知为钝角,所以二面角的余弦值为 .

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