Question

已知菱形ABDC的边长为2，对角线AC与BD交于点O，且∠ABC=120°，M为BC的中点．将此菱形沿对角线BD折成直二面角A-BD-C．
（I）求证：AC⊥BD；
（II）求直线AM与面AOC所成角的余弦值大小．

Answer

（I）先根据AO⊥BD，CO⊥BD，得到BD⊥平面AOC；即可得到AC⊥BD；
（II）作MK⊥OC，连接AK结合MK∥BD以及上面的过程可以得到MK⊥面AOC；进而得到∠AOK是直线AM与面AOC所成的角；然后通过求三角形的边长即可得到结论．
（I）证明：因为是菱形ABCD，
所以：⇒⇒BD⊥AC．…（7分）
（II）【解析】
作MK⊥OC，连接AK，
由MK∥BD，BD⊥面AOC，得到MK⊥面AOC
所以∠AOK是直线AM与面AOC所成的角…（9分）
∵AB=2，BD=2，∴AO=CO=，OK=
在△AOK中，AK2=AO2+OK2=，∴AK=…（11分）
在RT△AKM中，∵AK=，MK=BO=，
∴AM=2，cos∠MAK==
∴直线AM与面AOC所成角的余弦值是…（14分）