cho hình chóp sabcd có đáy abcd là hình thang vuông tại a và b ,cạnh bên sa vuông với đáy và sa= a căn 2, ad=2ab=abc=2a .tính côsin của góc giữa 2 mặt phẳng sad và scd
Quảng cáo
2 câu trả lời 605
* Vẽ hình chóp S.ABCD với đáy ABCD là hình thang vuông tại A và B.
* SA vuông góc với đáy (ABCD).
* SA = a√2, AD = 2a, AB = BC = a.
2. Tìm giao tuyến của hai mặt phẳng (SAD) và (SCD):
* Giao tuyến của hai mặt phẳng (SAD) và (SCD) là đường thẳng SD.
3. Xác định góc giữa hai mặt phẳng:
* Để tìm góc giữa hai mặt phẳng (SAD) và (SCD), ta cần tìm hai đường thẳng lần lượt thuộc hai mặt phẳng và cùng vuông góc với giao tuyến SD.
* Trong mặt phẳng (SAD), kẻ AH vuông góc với SD tại H.
* Trong mặt phẳng (SCD), kẻ CK vuông góc với SD tại K.
* Góc giữa hai mặt phẳng (SAD) và (SCD) là góc ∠AHC.
4. Tính toán các độ dài cần thiết:
* Tam giác SAD vuông tại A, áp dụng định lý Pitago, ta có:
* SD = √(SA² + AD²) = √(2a² + 4a²) = a√6
* Tam giác SAB vuông tại A, áp dụng định lý Pitago, ta có:
* SB = √(SA² + AB²) = √(2a² + a²) = a√3
* Tam giác SBC vuông tại B, áp dụng định lý Pitago, ta có:
* SC = √(SB² + BC²) = √(3a² + a²) = 2a
* Tam giác SCD có SC = 2a, CD = a√2, SD = a√6. Áp dụng định lý cosin, ta có:
* cos∠SDC = (SD² + CD² - SC²) / (2.SD.CD) = (6a² + 2a² - 4a²) / (2.a√6.a√2) = 4a² / (4a²√3) = 1/√3
* Trong tam giác vuông SAD, ta có:
* AH = (SA.AD) / SD = (a√2.2a) / (a√6) = 2a√3 / 3
5. Tính cosin của góc giữa hai mặt phẳng:
* Tam giác AHC vuông tại H, ta có:
* cos∠AHC = AH / AC
* Để tính AC, ta xét tam giác ACD:
* CD = √(AD² + AC²) = √(4a² + 2a²) = a√6
* Vậy cos∠AHC = (2a√3 / 3) / (a√6) = 2√3 / (3√6) = 2 / (3√2) = √2 / 3
Kết luận:
* Cosin của góc giữa hai mặt phẳng (SAD) và (SCD) là √2 / 3.
Để tìm cosin của góc giữa hai mặt phẳng \( SAD \) và \( SCD \) trong hình chóp đã cho, ta tiến hành theo các bước sau:
Bước 1: Thiết lập hình chóp và tọa độ các đỉnh
- Gọi \( A(0, 0, 0) \), \( B(2a, 0, 0) \), \( D(0, h, 0) \), \( C(2a, h, 0) \).
- Điểm \( S \) nằm vuông góc với đáy, do đó \( S( a, h, a\sqrt{2} ) \).
Bước 2: Tính vectơ pháp tuyến của các mặt phẳng
Mặt phẳng SAD:
- Vectors trên mặt phẳng SAD có thể là \( \overrightarrow{SA} = (0-a, 0-h, 0-a\sqrt{2}) = (-a, -h, -a\sqrt{2}) \) và \( \overrightarrow{SD} = (0-a, h-h, 0-a\sqrt{2}) = (-a, 0, -a\sqrt{2}) \).
- Tính tích có hướng của \( \overrightarrow{SA} \) và \( \overrightarrow{SD} \):
\[
\overrightarrow{n_{SAD}} = \overrightarrow{SA} \times \overrightarrow{SD} = \begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\
-a & -h & -a\sqrt{2} \\
-a & 0 & -a\sqrt{2}
\end{vmatrix}
\]
\[
= \mathbf{i} \left( (-h)(-a\sqrt{2}) - 0 \cdot (-a\sqrt{2}) \right) - \mathbf{j} \left( (-a)(-a\sqrt{2}) - (-a)(-a\sqrt{2}) \right) + \mathbf{k} \left( (-a)(0) - (-h)(-a) \right)
\]
\[
= a\sqrt{2}h \mathbf{i} + 0 \mathbf{j} - ah\mathbf{k}
\]
=> Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \( SAD \): \( \overrightarrow{n_{SAD}} = (a\sqrt{2}h, 0, -ah) \)
Mặt phẳng SCD:
- Vectors trên mặt phẳng SCD có thể là \( \overrightarrow{SC} = (2a-a, h-h, 0-a\sqrt{2}) = (a, 0, -a\sqrt{2}) \) và \( \overrightarrow{SD} = (-a, 0, -a\sqrt{2}) \).
- Tính tích có hướng của \( \overrightarrow{SC} \) và \( \overrightarrow{SD} \):
\[
\overrightarrow{n_{SCD}} = \overrightarrow{SC} \times \overrightarrow{SD} = \begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\
a & 0 & -a\sqrt{2} \\
-a & 0 & -a\sqrt{2}
\end{vmatrix}
\]
\[
= \mathbf{i} \left( 0 \cdot (-a\sqrt{2}) - 0 \cdot (-a\sqrt{2}) \right) - \mathbf{j} \left( a(-a\sqrt{2}) - (-a)(-a\sqrt{2}) \right) + \mathbf{k} \left( a \cdot 0 - 0 \cdot (-a) \right)
\]
\[
= 0 + 2a^2\sqrt{2}\mathbf{j} + 0
\]
=> Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \( SCD \): \( \overrightarrow{n_{SCD}} = (0, 2a^2\sqrt{2}, 0) \)
Bước 3: Tính cosin của góc giữa hai mặt phẳng
Cosin của góc giữa hai mặt phẳng được tính thông qua công thức:
\[
\cos \theta = \frac{\overrightarrow{n_{SAD}} \cdot \overrightarrow{n_{SCD}}}{|\overrightarrow{n_{SAD}}| |\overrightarrow{n_{SCD}}|}
\]
Tính tích vô hướng:
\[
\overrightarrow{n_{SAD}} \cdot \overrightarrow{n_{SCD}} = (a\sqrt{2}h) \cdot 0 + 0 \cdot (2a^2\sqrt{2}) + (-ah) \cdot 0 = 0
\]
Lấy độ dài các vectơ:
- \( |\overrightarrow{n_{SAD}}| = \sqrt{(a\sqrt{2}h)^2 + 0 + (-ah)^2} = \sqrt{2a^2h^2 + a^2h^2} = \sqrt{3a^2h^2} = ah\sqrt{3} \).
- \( |\overrightarrow{n_{SCD}}| = \sqrt{0 + (2a^2\sqrt{2})^2 + 0} = 2a^2\sqrt{2} \).
Kết quả cuối cùng:
Từ đó ta có:
\[
\cos \theta = \frac{0}{ah\sqrt{3} \cdot 2a^2\sqrt{2}} = 0.
\]
Góc giữa hai mặt phẳng \( SAD \) và \( SCD \) là \( 90^\circ \) (có cosin bằng 0).
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
32818 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
28074 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
26957 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
25993 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
20521
