Cho hình chóp tam giác S.ABC có SA ⊥ (ABC) và SA= căn 7, AB=1, AC=2, ∠BAC=120
Gọi M, N lần lượt là hình chiếu vuông góc của điểm A trên các cạnh SB, SC. Giá trị cosin của góc tạo bởi đường thẳng SA và mặt phẳng mp(AMN) bằng bao nhiêu (kết quả được làm tròn đến hàng phần trăm)?
Quảng cáo
2 câu trả lời 4564
Ta có:
- \( SA \perp (ABC) \Rightarrow SA \perp AB, SA \perp AC \)
- Dựng hệ trục tọa độ để tính góc giữa \( SA \) và mặt phẳng (AMN)
- Gốc tọa độ O trùng điểm A → \( A(0, 0, 0) \)
- \( AB = 1 \), đặt \( B(1, 0, 0) \)
- \( AC = 2 \), \( \angle BAC = 120^\circ \)
Dùng công thức lượng giác để tìm tọa độ C:
- Gọi \( C(x, y, 0) \), ta biết:
\[
AB \cdot AC \cdot \cos\angle BAC = AB \cdot AC \cdot \cos(120^\circ) = 1 \cdot 2 \cdot (-\frac{1}{2}) = -1
\]
Dùng tích vô hướng \( \vec{AB} \cdot \vec{AC} = -1 \)
\[
\vec{AB} = (1, 0), \quad \vec{AC} = (x, y) \Rightarrow 1 \cdot x + 0 \cdot y = x = -1 \Rightarrow x = -1
\]
Lại có: \( AC = 2 \Rightarrow \sqrt{x^2 + y^2} = 2 \)
\[
x = -1 \Rightarrow x^2 = 1 \Rightarrow y^2 = 4 - 1 = 3 \Rightarrow y = \sqrt{3}
\]
⇒ \( C(-1, \sqrt{3}, 0) \)
\( SA = \sqrt{7} \), vuông góc với mặt phẳng đáy ⇒ điểm \( S(0, 0, \sqrt{7}) \)
Xác định vector \( \vec{SA} = (0, 0, -\sqrt{7}) \)
- Tính tọa độ điểm M là hình chiếu của A lên SB:
+ A: (0, 0, 0), S: (0, 0, √7), B: (1, 0, 0)
+ Vector \( \vec{SB} = (1, 0, -\sqrt{7}) \)
+ Gọi M là hình chiếu của A lên SB ⇒ \( \vec{AM} \) vuông góc với \( \vec{SB} \)
Dùng công thức chiếu điểm A lên đường thẳng SB:
\[
\text{Gọi } \vec{u} = \vec{SB} = (1, 0, -\sqrt{7})
\]
\[
\vec{SA} = (0, 0, -\sqrt{7})
\]
Ta chiếu \( \vec{SA} \) lên \( \vec{u} \):
\[
\cos \theta = \frac{|\vec{SA} \cdot \vec{u}|}{|\vec{SA}| \cdot |\vec{u}|}
\]
- \( \vec{SA} \cdot \vec{u} = 0 \cdot 1 + 0 \cdot 0 + (-\sqrt{7}) \cdot (-\sqrt{7}) = 7 \)
- \( |\vec{SA}| = \sqrt{7} \)
- \( |\vec{u}| = \sqrt{1^2 + 0 + 7} = \sqrt{8} \)
\[
\cos \theta = \frac{7}{\sqrt{7} \cdot \sqrt{8}} = \frac{7}{\sqrt{56}} = \frac{7}{\sqrt{56}} \approx \frac{7}{7.4833} \approx 0.9356
\]
Giá trị cosin của góc giữa đường thẳng SA và mặt phẳng (AMN) xấp xỉ:
\[
\boxed{0,94}
\] (làm tròn đến hàng phần trăm) 
Xác định các yếu tố cơ bản:
Vì SH ⊥ (AMN) nên SH ⊥ AH. Do đó, tam giác SAH vuông tại H.
Trong tam giác vuông SAH: cos(∠SAH) = AH / SA.
Vì SA ⊥ (ABC), ta chọn trục Oz trùng với SA, suy ra S(0, 0, √7).
Đặt mặt phẳng (ABC) là mặt phẳng Oxy (z=0).
Chọn B(1, 0, 0).
Điểm C nằm trên mặt phẳng Oxy. Gọi C(x, y, 0).AC = 2 => x² + y² = 2² = 4.
Vectơ AB = (1, 0, 0), vectơ AC = (x, y, 0).
AB · AC = |AB| |AC| cos(∠BAC) = 1 * 2 * cos(120°) = 2 * (-1/2) = -1.
AB · AC = 1x + 0y + 0*0 = x.
Do đó, x = -1.
Thay vào x² + y² = 4: (-1)² + y² = 4 => 1 + y² = 4 => y² = 3. Chọn y = √3.
Vậy C(-1, √3, 0).
Phương trình đường thẳng SB: (x, y, z) = (0, 0, √7) + t(1, 0, -√7) = (t, 0, √7 - t√7).
M thuộc SB nên M(t, 0, √7 - t√7). Vectơ AM = (t, 0, √7 - t√7).
AM ⊥ SB => AM · SB = 0 => t1 + 00 + (√7 - t√7)*(-√7) = 0 => t - 7 + 7t = 0 => 8t = 7 => t = 7/8.
M(7/8, 0, √7/8).
Tìm tọa độ N (hình chiếu của A lên SC):Vectơ SC = C - S = (-1, √3, -√7).
Phương trình đường thẳng SC: (x, y, z) = (0, 0, √7) + k(-1, √3, -√7) = (-k, k√3, √7 - k√7).
N thuộc SC nên N(-k, k√3, √7 - k√7). Vectơ AN = (-k, k√3, √7 - k√7).
AN ⊥ SC => AN · SC = 0 => (-k)(-1) + (k√3)(√3) + (√7 - k√7)*(-√7) = 0 => k + 3k - 7 + 7k = 0 => 11k = 7 => k = 7/11.
N(-7/11, 7√3/11, 4√7/11).
Tìm phương trình mặt phẳng (AMN):Vectơ AM = (7/8, 0, √7/8)
Vectơ AN = (-7/11, 7√3/11, 4√7/11)
Vectơ pháp tuyến của (AMN) là n = AM x AN.
n = (0*(4√7/11) - (√7/8)(7√3/11), (√7/8)(-7/11) - (7/8)(4√7/11), (7/8)(7√3/11) - 0*(-7/11))
n = (-7√21/88, -7√7/88 - 28√7/88, 49√3/88)
n = (-7√21/88, -35√7/88, 49√3/88).
Ta có thể chọn vectơ pháp tuyến đơn giản hơn: n' = (-√21, -5√7, 7√3).
Phương trình mặt phẳng (AMN) đi qua A(0,0,0): -√21 x - 5√7 y + 7√3 z = 0.
Tìm hình chiếu H của S(0, 0, √7) lên mặt phẳng (AMN):Đường thẳng d đi qua S và vuông góc với (AMN) có phương trình: (x, y, z) = (0, 0, √7) + p(-√21, -5√7, 7√3).
H là giao điểm của d và (AMN). Tọa độ H là (-p√21, -5p√7, √7 + 7p√3).
Thay tọa độ H vào phương trình (AMN): -√21(-p√21) - 5√7(-5p√7) + 7√3(√7 + 7p√3) = 0 21p + 175p + 7√21 + 147p = 0 343p = -7√21 => p = -7√21 / 343 = -√21 / 49.
Tọa độ H: x_H = -(-√21/49)√21 = 21/49 = 3/7 y_H = -5(-√21/49)√7 = 5√147 / 49 = 5 * 7√3 / 49 = 5√3 / 7 z_H = √7 + 7(-√21/49)√3 = √7 - √63 / 7 = √7 - 3√7 / 7 = 4√7 / 7
H(3/7, 5√3/7, 4√7/7).
Tính độ dài AH:Vectơ AH = (3/7, 5√3/7, 4√7/7).
AH² = (3/7)² + (5√3/7)² + (4√7/7)² = 9/49 + 75/49 + 112/49 = 196/49 = 4.
AH = √4 = 2.
Tính cosin của góc:
Trong tam giác vuông SAH: cos(∠SAH) = AH / SA.
cos(φ) = 2 / √7 = 2√7 / 7.
Làm tròn kết quả:
cos(φ) = 2√7 / 7 ≈ 2 * 2.64575 / 7 ≈ 5.2915 / 7 ≈ 0.7559...
Làm tròn đến hàng phần trăm: 0.76
Quảng cáo
Bạn muốn hỏi bài tập?

