Phương pháp sử dụng khoảng cách để tính góc trong Hình không gian 11 (có đáp án)

Phương pháp sử dụng khoảng cách để tính góc trong Hình không gian 11 có lời giải chi tiết được soạn dưới dạng file PDF gồm 15 trang giúp các bạn ôn tập, tham khảo và chuẩn bị tốt cho kỳ thi sắp tới. Các bạn xem và tải về ở dưới.

Trang 1
ỨNG DỤNG KHOẢNG CÁCH
ĐỂ TÍNH GÓC TRONG HÌNH KHÔNG GIAN LỚP 11
Bài toán tính góc trong không gian dạng bài quan trọng trong chương trình toán lớp 11.
Đây cũng là dạng toán thường xuất hiện trong kỳ thi THPT Quốc gia những năm gần đây.
Giữa hai bài toán tính góc tính khoảng cách có mối liên hệ rất chặt chẽ. Bài viết này đề cập
đến một trong những ứng dụng của khoảng cách, đó tính góc giữa đường thẳng mặt
phẳng, tính góc giữa hai mặt phẳng trong không gian.
I. GÓC GIA ĐƯNG THNG VÀ MT PHNG
1. Lý thuyết
Trong không gian, cho đường thẳng mặt phẳng không vuông góc không song
song với nhau. Gọi . Ta biết rằng:
với
hình chiếu của trên , , , hình chiếu của
trên .
Từ đó ta có: .
Như vậy việc tính góc giữa đường thẳng mặt phẳng thể quy về việc tính khoảng
cách từ tới và tính độ dài .
2. Ví dụ minh họa
Câu 1. Cho hình chóp đáy hình bình hành, , , ,
cạnh bên , . Gọi góc giữa đường thẳng mặt phẳng
, tính .
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
d
( )
P
( )
( )
,dP
j
=
( )
( )
( )
,,dP dd AIH
j
¢
===
d
¢
d
( )
P
AdÎ
( )
APÏ
H
A
( )
P
d'
d
(P)
H
I
A
( )
( )
,
sin
dAP
AH
AI AI
j
==
d
( )
P
A
( )
P
AI
.S ABCD
ABCD
2AB a=
BC a=
120ABC
3SD a=
( )
SD ABCD^
j
SB
( )
SAC
sin
j
1
4
3
4
3
4
3
7
Trang 2
Trong mặt phẳng kẻ tại .
Trong mặt phẳng dựng tại .
Chứng minh được . Từ đó ta có: .
Trong .
.
Ta có: .
Gọi . Ta có .
Gọi . Ta có .
Câu 2. Cho hình chóp đều . Gọi trung điểm của cạnh . Tính tan
của góc giữa đường thẳng
và mặt phẳng .
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
Gọi , ta có
là trung điểm của .
là hình chóp đều nên .
là hình vuông cạnh .
a
3
a
2a
C
D
A
B
S
H
K
( )
ABCD
DH AC^
H
( )
SDH
DK SH^
K
( )
DK SAC^
( )
( )
,dD SAC DK=
ACDD
22
2..cos120 7AC AD CD AD CD a=+- °=
2
2
13
..
1 3 21
22
.
22 7
1
.
2
ADC
ADC
a
S AD DC sin ADC
aa
DH AC DH
S DH AC
D
D
ü
==
ï
ï
Þ=Þ=
ý
ï
=
ï
þ
( )
( )
22 22
1118 6
,
34
a
dD SAC DK
DK SD DH a
=+ =Þ ==
I AC BD=Ç
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
,
6
1, D,
4
,
dB SAC
IB a
dB SAC d SAC
ID
dD SAC
==Þ = =
( )
( )
,SB SAC
j
=
( )
( )
,
61
sin : 6
44
dB SAC
a
a
BS
j
===
.S ABCD
SA AB a==
M
BC
DM
( )
SAB
13
tan
13
a
=
15
tan
5
a
=
26
tan
13
a
=
tan 3
a
=
O
I
E
M
C
B
D
A
S
H
O AC BD=Ç
O
,AC BD
.SABCD
( )
SO ABCD^
ABCD
2AB a AC BD a=Þ = =
Trang 3
, vuông cân tại
Gọi ,
.
Ta có
Ta có
Kẻ
tại
tại
. Ta chứng minh được:
. Khi đó:
Xét vuông tại là đường cao nên: .
.
Ta có: .
Từ đó ta có: .
Câu 3. Cho hình chóp đáy hình chữ nhật, , , ,
. Gọi trọng tâm tam giác , trung điểm của . Góc giữa đường
thẳng và mặt phẳng bằng
A. B. C. D.
Lời giải
Ta có nên suy ra được tam giác đều cạnh .
Gọi là trung điểm của thì nên .
Do đó .
Xét tam giác tam giác vuông , suy ra .
nên
SACD
SA SC a==
2AC a=
SACÞD
S
2
2
a
SOÞ=
E DM AB=Ç
( )
( )
,DM SA B
a
=
( )
( )
;
sin
dD SAB
DE
a
=
2
22 2
5
25
22
aa
DM MC DC a DE DM a
æö
=+=+=Þ==
ç÷
èø
OI AB^
I
OH SI^
H
( )
OH SAB^
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
;
2; 2; 2
;
dD SAB
DB
dD SAB dO SAB OH
OB
dO SAB
==Þ = =
SOID
;OOH
22
.6
6
SO OI a
OH
SO OI
==
+
( )
( )
6
;
30
3
sin
15
5
a
d D SAB
DE
a
a
Þ= = =
22
195
sin cos 1 cos
15
aa a
+=Þ=
00
0;90
a
éù
Î
ëû
sin 26
tan
cos 13
a
a
a
==
.S ABCD
ABCD
( )
SA ABCD^
SA a=
3AB a=
3
2
a
AD =
G
ACD
I
SB
IG
( )
SCD
3
arcsin .
413
3
arcsin .
13
3
arcsin .
16
3
arcsin .
16
2SB a=
SAI
a
H
SI
BI BG
BH BD
=
//IG HD
( )
( )
( )
( )
,,IG SCD HD SCD=
AHD
3
2
a
AH =
3
2
a
AD =
3HD a=
1
4
HS BS=
( )
( )
( )
( )
( )
( )
111
,,,
444
dH SCD dB SCD dA SCD d===
Trang 4
.
Suy ra .
Câu 4. Cho hình hộp đáy hình chữ nhật cạnh ,
. Gọi trọng tâm tam giác , góc giữa đường thẳng mặt
phẳng . Giá trị của bằng
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
Gọi là góc tạo bởi đường thẳng và mặt phẳng , là trọng tâm tam giác .
Ta có: .
Gọi hình chiếu của lên , hình chiếu của lên , ta chứng minh được
.
Ta có: .
.
.
Câu 5. Cho lăng trụ tam giác đều , . Gọi trung điểm ,
góc tạo bởi . Tính .
A. . B. . C. . D.
Lời giải
22 2222
11 1 1413
99dSAADa a a
=+ =+=
3
13
a
dÞ=
( )
( )
3
,
413
a
dH SCDÞ=
( )
( )
( )
( )
,
33
sin ,
4 13. 3 4 13
d H SCD
a
HD SCD
HD
a
===
.ABCD A B C D
¢¢¢¢
ABCD
,2AB a AD a==
3AB a
¢
=
I
( )
ACD
¢¢¢
j
ID
( )
ICB
sin
j
9
253
6
11 2
6
253
23
11
j
ID
( )
ICB
H
( )
ACD
( )
( )
( )
( )
;;
3
sin .
2
dD ICB dH ICB
ID ID
j
==
E
H
CB
K
H
IE
( )
( )
;dH ICB HK=
22
22 1 1 5
;4
33 33 3
aa
HE DC D I D B a a
¢¢¢
== = = +=
22 22
322AA AB AB a a a HI a
¢¢
=-=-=Þ=
2
22 2
523
2
93
aa
DI DD D I a
¢¢
=+=+=
( )
( )
22 2
2
.2
.2
3
;
11
22
9
a
a
HE HI a
dH ICB HK
HE HI a
Þ====
+
9
sin
253
j
Þ=
.ABC A B C
¢¢¢
,2AA a AB a
¢
==
I
AB
¢¢
j
AC
¢
( )
BIC
¢
cos
j
15
cos
5
j
=
10
cos
5
j
=
3
cos
5
j
=
2
cos
5
j
=
Trang 5
Gọi là trung điểm , là góc giữa . Ta có:
Ta có:
.
Mặt khác là trung điểm nên
Gọi là giao điểm của , ta có
Mặt khác
Suy ra
.
K
IB
j
'AC
( )
'BIC
( )
( )
,'
sin
'
dABIC
AC
j
=
( ) ( ) ( )
( )
( ) ( )
'
'
BIC ABB A do C I ABB A
BIC ABB A IB
BK IB
ì
¢¢ ¢ ¢¢
^^
ï
ï
¢¢
Ç=
í
ï
¢
^
ï
î
( )
BK BIC
¢¢
Þ^
I
''AB
( )
( )
( )
( )
', ' ', ' 'dA BIC dB BIC BK==
E
'AA
BI
( )
( )
( )
( )
', '
'
,'
dA BIC
EA
EA
dABIC
=
( )
''1
// '
2
EA A I
do AB A I
EA AB
==
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
', '
'1 2
,'2','2'2. 2
22
,'
dA BIC
EA a
dABIC dA BIC BK a
EA
dABIC
==Û= ===
22
'5AC A A A C a
¢¢¢
=+=
( )
( )
,'
2 10
sin
'5
5
d A BIC
a
AC
a
j
Þ= ==
15
cos
5
j
Þ=
Trang 6
II. GÓC GIA HAI MT PHNG
1. Lý thuyết
a) Góc giữa hai mặt phẳng góc giữa hai đường thẳng lần lượt vuông góc với hai mặt phẳng
đó.
b) Trong trường hợp 2 mặt phẳng cắt nhau: “Góc giữa hai mặt phẳng góc giữa hai đường
thẳng lần lượt nằm trong hai mặt phẳng và cùng vuông góc với giao tuyến tại một điểm”.
c) Ứng dụng khoảng cách để tính góc giữa hai mặt phẳng
Gọi
. Ta có:
Như vậy, bài toán tính góc giữa hai mặt phẳng
thể quy về bài toán tính khoảng cách từ một điểm
đến một mặt phẳng tính khoảng cách từ một
điểm đến một đường thẳng.
2. Ví dụ minh họa
Câu 1. Cho hình chóp tứ giác đều cạnh bên bằng cạnh đáy bằng . Gọi lần
lượt là trung điểm của . Côsin của góc giữa hai mặt phẳng bằng
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
Gọi .
Ta có: .
Gọi lần lượt là hình chiếu vuông góc của lên .
Khi đó: .
( ) ( )
()
(),() ,
()
a
ab
b
a
ab
b
^
ü
Þ=
ý
^
þ
( ) ( )
( )
,
jab
=
( ) ( )
c
ab
=Ç
( )
( )
( )
,
sin
,
dA
AA
AH d A c
b
j
¢
==
.S ABCD
22
,MN
SA
SC
( )
BMN
( )
BDN
13
4
10
5
3
4
15
5
,OACBDISOMN=Ç =Ç
22
311
4, 2 2. 6, 1
222
AC BN OI SO SC OC== = == -=
1
2
2
ON SA==
,HK
D
( )
,BN BMN
( )
,DH BN DK BMN DK BN^^Þ^
c
(
β
)
(
α
)
A'
A
H
Trang 7
.
Từ đó ta có: .
Ta có:
Suy ra: .
Câu 2. Cho hóp chóp đều tất cả các cạnh bằng . Gọi
lần lượt trung điểm của
trọng tâm tam giác Gọi là góc giữa hai mặt phẳng
.
Giá trị của
bằng
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
Dựng đường cao của hình chóp.
Gọi .
Ta có:
song song với .
Khi đó: thẳng hàng và .
Ta có: .
Dễ thấy tam giác vuâng cân tại nên .
Chứng minh được:
Trong tam giác dựng hai đường cao
Ta có:
Do đó:
.
BN DH
BN HK
BN DK
^
ì
Þ^
í
^
î
( ) ( )
( )
,BMN BDN DHK
j
==
2
.43
3
BDN
S
BD NO
DH
BN BN
== =
( )
22
.4
2; 2
5
OI BO
DK d O BMN
OI BO
===
éù
ëû
+
( ) ( )
( )
15 10
sin sin , sin cos
55
DK
BMN BDN DHK DHK
DH
j
====Þ=
.S ABCD
a
,MN
,SA SB
G
.BCD
a
()GMN
()SBD
sin
a
2
43
34
43
2
731
2
43
I
E
K
G
N
M
O
C
D
B
A
S
J
SO
K SO GM=Ç
()( )GMN ABCD GEÇ=
,CD E O DÎ
,,NKE
( ) ( )
NE BMN SBD=Ç
(,( ))
sin
(, )
dM SBD
dMNE
a
=
BSD
S
2
2
a
SO =
422
4.
55
a
KS KO SK SO=Þ= =
KMN
,.KI MJ
22
17
2..cos45 , .
10 2
aa
KN SN SK SN SK MN=+- °= =
( )
22
17
.
. 43
100 16 2
,
17 4 17
10
aaa
KI MN a
dMNE MJ
KN
a
-
== = =
Trang 8
(,( )) 2 34
(,( )) sin .
24 43
dA SBD a
dM SBD
a
==Þ=
Trang 9
Câu 3. Cho khối chóp đáy hình bình hành, , cạnh bên
vuông góc với mặt đáy. Gọi lần lượt trung điểm các cạnh
. Tính góc giữa hai mặt phẳng .
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
Ta có: .
Gọi là trung điểm của . Ta có: .
Dễ dàng chứng minh được đồng quy tại . Như vậy là trung điểm ca ,
là trung điểm của .
Gọi là góc giữa hai mặt phẳng . Ta có:
.
Hạ .
.
.
Ta có .
.
, , .
Mặt khác .
Vậy .
Câu 4. Cho hình hộp chữ nhật Gọi góc giữa
hai mặt phẳng Tính
A. B. C. D.
Lời giải
.S ABCD
3, 4, 120AB AD BAD== =°
23SA =
,,MNP
,,SA AD BC
()SBC
()MNP
30°
45°
60°
90°
x
J
I
P
N
M
C
S
B
D
A
K
E
( ) ( ) // //SAD SBC Sx AD BCÇ=
I
SB
// //
2
MI NP AB
NP
MI
ì
ï
í
=
ï
î
J
I
JP
M
JN
j
()SBC
()MNP
(,( ))
sin
(,)
dM SBC
dMIP
j
=
1
(,( )) (,( ))
2
dM SBC dA SBC=
,()(,())AK BC AE SK AE SBC d A SBC AE^^Þ^Þ =
33
.sin 3.sin 60
2
AK AB ABK==°=
22 2
1111425 63 33
:(,())
12 27 108 5 5
SAK AE d M SBC
AE AS AK
D=+=+=Þ=Þ =
1
(, ) (, )
2
dMPI dNPI=
222
:2..cos601313ABC AC AB CB AB CB ACD=+- °=Þ=
213125JP IP SC===+=
227JN MN SD===
3PN AB==
36
JPN
SÞ=
16636
(, ). (, ) ( , )
255
JPN
SdNJPJPdNJP dMIP=Þ=Þ=
2
sin 45
2
jj
=Þ=°
.ABCD A B C D
¢¢¢¢
2 , , 3.AB a AD a AA a
¢
===
a
( )
ACB
¢¢
( )
.ACD
¢¢
sin .
a
415
sin .
19
a
=
11
sin .
19
a
=
215
sin .
19
a
=
315
sin .
19
a
=
Trang 10
Gọi hình chiếu vuông góc của lên hình chiếu vuông góc của lên mp
. Khi đó:
Ta tính được
Ta có: với
Trong tam giác :
Đặt ta có
Do
Trong tứ diện :
Vậy,
Câu 5. Cho hình lăng trụ đứng , . Gọi
trung điểm của . Tính sin của góc giữa mặt phẳng và mặt phẳng .
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
B'
A'
C'
D'
B
D
C
A
H
I
I
D
''AC
H
D
( )
''AC B
( )
( )
( )
,''
sin
,''
dD ACB
DH
DI d D A C
a
==
'2;' 7;'' 5;AD aC D a AC a== =
( )
( )( )
2
''
19
275
2
AC D
a
Sppapapa
D
=-- -=
275
2
aa a
p
++
=
''AC D
''
2
19
''
5
AC D
S
a
DI
AC
D
==
.''' '
;
ABCD A B C D
VV=
'. '. . ' ' ' . ' ' '
6
AABD CBCD DACD BABC
V
VVV V== = =
3
''
23
4.
63 3
AC BD
VV a
VVÞ=-==
'' ''AC D C ABD=D
'' ''AC B AC D
SS
DD
Þ=
''A C BD
( )
( )
3
''
2
''
3
2343
,''
19 19
2
AC BD
AC B
V
aa
DH d D A C B
S
a
D
====
43 19415
sin : .
19
19 5
DH a a
DI
a
== =
.ABC A B C
¢¢¢
,3, 150AB a AC a BAC== =°
AA a
¢
=
I
CC
¢
( )
AB I
¢
( )
ABC
66
57
66
57
418
11
418
22
Trang 11
Gọi . Dễ thấy là trung điểm của .
Ta có .
* Tính
Do đó từ suy ra
* Tính
Ta có
Do đó
Vậy từ suy ra .
E BC B I
¢
=Ç
C
BE
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
( )
,
sin , *
,
dB ABI
AB I ABC
dBAE
¢
¢
=
( )
( )
( )
.
3
,1
ABBI
AB I
V
dB ABI
S
¢
¢
D
¢
=
3
.. . .
112 1 11 3
. . . 3.sin150
223 3 32 12
A BB I A BCC B ABC A B C ABC A B C
a
VV V V aaa
¢¢¢ ¢¢¢¢¢¢
== = = °=
222 2
2
22 2
2
22 2
2
2
2 . sin150 7 7
13
3
42
29
7
42
22
4
AB I
AB a
BC AB AC AB AC a BC a
aa
AI AC IC a
aa
B I BC IC a
a
S
¢
D
¢
=
=+- °=Þ=
=+=+=
¢
=+=+=
Þ=
( )
( )
2
.
2
3
3
66
4
,
22
22
4
ABBI
AB I
a
V
a
dB ABI
S
a
¢
¢
D
¢
== =
( ) ( )
4
2
,2
ABC
ABE
S
S
dBAE
AE AE
D
D
==
2
22 2 22
22222
13
. 3.sin150
24
371919
24 2
ABC
a
Saa
AB AE BE a AE
AC a a AE a AE a
D
=
++
=-Û=-Û=Þ=
( )
2
3
4.
4
2
57
4
,
19
19
ABC
ABE
a
S
S
a
dBAE
AE AE
a
D
D
=== =
( ) ( )
( )
66
418
22
sin ,
22
57
19
a
AB I ABC
a
¢
==
Trang 12
III. BÀI TP VN DNG
Câu 1. Cho hình chóp tứ giác đều
cạnh đáy bằng , với tâm của đáy. Gọi
là trung điểm cạnh ,
là góc giữa đường thẳng và mặt phẳng . Tính .
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
Gọi trung điểm ca . Do hình chóp tứ giác đều nên tứ
giác là hình vuông.
Trong , gọi , , .
Ta có:
(1)
Do nên (2)
là đường trung bình của .
Suy ra .
.
Ta có là tứ diện vuông nên
(3).
Thay (2), (3) vào (1) được .
.S ABCD
a
2
a
SO =
O
E
AD
j
CD
( )
SBE
sin
j
1
sin
26
j
=
3
sin
2
j
=
2
sin
3
j
=
1
sin
6
j
=
P
K
I
F
E
O
D
C
A
B
S
F
AB
.S ABCD
( )
SO ABCD^
ABCD
( )
ABCD
I BE CD=Ç
P AO BE=Ç
K FO BE=Ç
( )
( )
,
sin
dC SBE
CI
j
=
//AB CD
1
AB AE
DI ED
==
DI AB aÞ= =
2CI ID DC aÞ=+ =
EO
ABDD
1
2
EO ABÞ=
//EO AB
1
2
EO PO
AB PA
==
11
23
PO PA OAÞ= =
( )
( )
( )
( )
,
4
,
dC SBE
CP
OP
dO SBE
==
( )
( )
( )
( )
( )
( )
,4,4,dC SBE dO SBE dO SKEÞ= =
SOKE
( )
( )
22 2
2
1111
,
SO OE OK
dOSBE
=++
22 2 2
111
SA OA O E OK
=++
-
222
111
224
aaa
=++
æö æö æö
ç÷ ç÷ ç÷
èø èø èø
2
24
a
=
( )
( )
,
26
a
dO SBEÞ=
( )
( )
2
,
6
a
dC SBEÞ=
21
sin : 2
66
a
a
j
==
Trang 13
Câu 2. Cho hình chóp đáy hình thoi cạnh , . Hình
chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng trùng với trọng tâm của tam giác .
Gọi là góc giữa đường thẳng và mặt phẳng . Tính .
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
Gọi là trọng tâm của tam giác . Theo giả thiết ta có .
Gọi là góc tạo bởi đường thẳng và mặt phẳng .
Ta có .
Kẻ tại P.
+) đều .
+) .
+) .
Do hình thoi cạnh nên tam giác tam giác đều
.
Từ đó ta có:
.
Câu 3. Cho lăng trụ đều tất cả các cạnh bằng . Tính côsin của góc giữa mặt phẳng
và mặt phẳng .
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
.S ABCD
ABCD
a
60ABC
SB a=
S
()ABC
ABC
j
SB
()SCD
sin
j
3
sin
2
j
=
1
sin
4
j
=
1
sin
2
j
=
2
sin
2
j
=
a
a
H
C
A
D
B
S
P
H
ABC
()SH ABC^
j
SB
()SCD
(,( )) 3 ( ,( ))
sin
2
dB SCD dH SCD
SB SB
j
==
HP SC^
ABCD
CH AB CH CDÞ^Þ^
( )
CD CH
CD SHC CD HP
CD SH
^
ì
Þ^ Þ^
í
^
î
()
HP SC
HP SCD
HP CD
^
ì
Þ^
í
^
î
(,( ))HP d H SCDÞ=
ABCD
a
60ABC
ABC
3
3
a
HBÞ=
2
222
36
93
aa
SH SB BH aÞ= - = - =
22
2
(,( ))
3
SH HC a
d H SCD
SH HC
×
==
+
22
( ,( )) sin
22
a
d B SCD
j
Þ=Þ=
.ABC A B C
¢¢¢
a
()ABC
¢¢
( )
''BCC B
7
7
42
7
42
14
1
7
Trang 14
Ta có .
Gọi là góc giữa mặt phẳng , khi đó .
Gọi là trung điểm của . Ta có mặt khác .
Suy ra . Do đó: .
Trong mặt phẳng kẻ . Tam giác cân tại
suy ra .
Suy ra . Vậy .
Câu 4. Cho lăng trụ đều cạnh đáy bằng , cạnh bên bằng . Gọi trung điểm
của . Tính sin của góc giữa hai mặt phẳng .
A. . B. . C. . D. .
Lời giải
Gọi là tâm hình chữ nhật là giao điểm của .
Ta có .
Gọi là góc giữa 2 mặt phẳng . Khi đó: .
( )
() ''ABC BCC B BC
¢¢ ¢
Ç=
a
()ABC
¢¢
( )
''BCC B
( )
(; ''
sin
(; )
dA BCCB
dABC
a
¢
=
¢¢
H
BC
¢¢
AH BC
¢¢¢
^
A H BB
¢¢
^
( )
AH BBCC
¢¢¢
^
( )
3
(; ''
2
a
dA BCCB AH
¢¢
==
()ABC
¢¢
A K BC
¢¢
^
A BC
¢¢
B
2,AB BC a AC a
¢¢ ¢¢
== =
22 22
. 4 8 14
24
22
AC AB AC a a a a
AK
BC
a
¢¢ ¢ ¢¢
--
¢
===
¢
( )
3
(; ''
6
2
sin
(; )
14 7
4
a
d A BCC B
AH
dABC AK
a
a
¢
¢
====
¢¢ ¢
17
cos
7
7
a
==
.ABC A B C
¢¢¢
1
3
M
CC
¢
( )
ACB
¢
( )
BMA
¢
2
5
1
5
2
5
21
5
I
ABB A
¢¢
J
BM
BC
¢
( ) ( )
IJ ACB BMA
¢¢
=Ç
j
( )
ACB
¢
( )
BMA
¢
( )
( )
( )
,
sin
,
dA BMA
dAIJ
j
¢
=
Trang 15
Gọi , suy ra trung điểm ca vuông tại
.
Dựng .
Từ suy ra .
Tam giác , .
.
Ta có: ; .
.
D A M AC
¢
=Ç
C
AD
1
2
BC ADÞ=
ABDÞD
B
( )
BD ABB A
¢¢
Þ^
( ) ( )
BDA ABB A
¢¢¢
Þ^
( )
1
AK A B
¢
^
( )
2
( )
1
( )
2
( )
AK BDA
¢
^
( )
( )
( )
3
,
2
dABDA AK
¢
Þ==
B AC
¢
2BA BC
¢¢
==
1AC =
15
4
7
cos
8
BAC
S
AB C
¢
D
ì
=
ï
ï
Þ
í
ï
¢
=
ï
î
1
.
3
BIJ
BAC
S
BI BJ
SBABC
¢
D
¢
D
¢¢
==
¢¢
15
12
BIJ
S
¢
D
Þ=
1
1
2
BI BA
¢¢
==
24
33
BJ BC
¢¢
==
Þ
22
2
2..cos
3
IJ B I B J B I B J IB J
¢¢ ¢¢ ¢
=+- =
( )
( )
( )
( )
2
15
,,
4
BIJ
S
dAIJ dBIJ
IJ
¢
D
¢
Þ===
315 2
sin :
24
5
j
Þ= =
| 1/15

Preview text:

ỨNG DỤNG KHOẢNG CÁCH
ĐỂ TÍNH GÓC TRONG HÌNH KHÔNG GIAN LỚP 11
Bài toán tính góc trong không gian là dạng bài quan trọng trong chương trình toán lớp 11.
Đây cũng là dạng toán thường xuất hiện trong kỳ thi THPT Quốc gia những năm gần đây.
Giữa hai bài toán tính góc và tính khoảng cách có mối liên hệ rất chặt chẽ. Bài viết này đề cập
đến một trong những ứng dụng của khoảng cách, đó là tính góc giữa đường thẳng và mặt
phẳng, tính góc giữa hai mặt phẳng trong không gian.

I. GÓC GIỮA ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG 1. Lý thuyết
Trong không gian, cho đường thẳng d và mặt phẳng (P) không vuông góc và không song
song với nhau. Gọi j = (d,(P)). Ta biết rằng:
j = (d (P)) = (d d¢) ∑ , , = AIH
với d¢ là hình chiếu của d trên (P), AÎd AÏ(P), I = d Ç(P), H là hình chiếu của A trên (P). A d H d' I (P) AH d ( , A (P)) Từ đó ta có: sinj = = . AI AI
Như vậy việc tính góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P) có thể quy về việc tính khoảng
cách từ A tới (P) và tính độ dài AI . 2. Ví dụ minh họa
Câu 1. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành, AB = 2a , BC = a , ∑ ABC =120°,
cạnh bên SD = a 3 , SD ^ ( ABCD). Gọi j là góc giữa đường thẳng SB và mặt phẳng
(SAC), tính sinj. 1 3 3 3 A. . B. . C. . D. . 4 4 4 7 Lời giải Trang 1 S a 3 K D C a H A 2a B
Trong mặt phẳng ( ABCD) kẻ DH ^ AC tại H .
Trong mặt phẳng (SDH ) dựng DK ^ SH tại K .
Chứng minh được DK ^ (SAC). Từ đó ta có: d ( ,
D (SAC)) = DK . Trong ACD D có 2 2
AC = AD + CD - 2 . AD C .
D cos120° = a 7. 1 ∑ 2 a 3 ü S = . AD DC.sinADC = ï 2 AD D C ï 1 a 3 a 21 2 2 ý Þ DH.AC = Þ DH = . 1 2 2 7 S DH.AC ï = AD D C 2 ïþ 1 1 1 8 a 6 Ta có: = + =
Þ d D, SAC = DK = 2 2 2 2 ( ( )) . DK SD DH 3a 4 d ( , B (SAC))
Gọi I = AC Ç BD . Ta có IB =
= Þ d (B SAC ) = d ( (SAC)) a 6 1 , D, = . d ( , D (SAC)) ( ) ID 4 d ( ,
B (SAC)) a 6 1 Gọi j = ( ,
SB (SAC)). Ta có sinj = = : a 6 = . BS 4 4
Câu 2. Cho hình chóp đều S.ABCD SA = AB = a . Gọi M là trung điểm của cạnh BC . Tính tan
của góc giữa đường thẳng DM và mặt phẳng (SAB). 13 A. tana = 15 . B. tana = 26 . C. tana = . D. tana = 3 . 13 5 13 Lời giải S H A I B E O M D C
Gọi O = AC Ç BD , ta có O là trung điểm của AC, BD.
S.ABCD là hình chóp đều nên SO^ ( ABCD).
ABCD là hình vuông cạnh AB = a Þ AC = BD = a 2. Trang 2 DSAC a 2
SA = SC = a, AC =a 2 Þ SA
D C vuông cân tại S Þ SO = 2 d ( ; D (SAB))
Gọi E = DM Ç AB , a = (DM,(SAB)). Ta có sina = DE 2 Ta có æ a ö a 5 2 2 2
DM = MC + DC = + a =
Þ DE = 2DM = a 5 ç ÷ è 2 ø 2
Kẻ OI ^ AB tại I OH ^ SI tại H . Ta chứng minh được: OH ^ (SAB). Khi đó: d ( ;
D (SAB)) DB = = 2 Þ d ( ; D SAB ) = 2d ( ;
O (SAB)) = 2OH d ( ; O (SAB)) ( ) OB S . O OI a 6 Xét SO D
I vuông tại O; OH là đường cao nên: OH = = . 2 2 SO + OI 6 ( a d D (SAB)) 6 ; 30 3 Þ sina = = = . DE a 5 15 195 Ta có: 2 2 sin a + cos a = 1Þ cosa = vì 0 0 a Îé0 ;90 ù. 15 ë û sina 26 Từ đó ta có: tana = = . cosa 13
Câu 3. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật, SA ^ ( ABCD), SA = a , AB = a 3 , 3a AD =
. Gọi G là trọng tâm tam giác ACD , I là trung điểm của SB . Góc giữa đường 2
thẳng IG và mặt phẳng (SCD) bằng 3 3 3 3 A. arcsin . B. arcsin . C. arcsin . D. arcsin . 4 13 13 16 16 Lời giải
Ta có SB = 2a nên suy ra được tam giác SAI đều cạnh a . BI BG
Gọi H là trung điểm của SI thì = nên IG // HD. BH BD Do đó ( ,
IG (SCD)) = (H , D (SCD)). a 3 3a
Xét tam giác tam giác vuông AHD AH = , AD =
suy ra HD = a 3 . 2 2 1 1 1 1
HS = BS nên d (H,(SCD)) = d (B,(SCD)) = d ( ,
A (SCD)) = d 4 4 4 4 Trang 3 1 1 1 1 4 13 a a Mà = + = + = 3 Þ d =
Þ d (H (SCD)) 3 , = . 2 2 2 2 2 2 d SA AD a 9a 9a 13 4 13
d (H, SCD ) 3a 3
Suy ra sin (HD,(SCD)) ( ) = = = . HD 4 13.a 3 4 13
Câu 4. Cho hình hộp ABC . D A¢B C ¢ D
¢ ¢ có đáy ABCD là hình chữ nhật cạnh AB = a, AD = 2a , A B
¢ = a 3 . Gọi I là trọng tâm tam giác ( A C ¢ D
¢ ¢), j là góc giữa đường thẳng ID và mặt
phẳng (ICB). Giá trị của sinj bằng 9 6 6 23 A. . B. . C. . D. . 253 11 2 253 11 Lời giải
Gọi j là góc tạo bởi đường thẳng ID và mặt phẳng (ICB), H là trọng tâm tam giác ( ACD). d ( ;
D (ICB)) 3 d (H;(ICB)) Ta có: sinj = = . . ID 2 ID
Gọi E là hình chiếu của H lên CB , K là hình chiếu của H lên IE , ta chứng minh được
d (H;(ICB)) = HK . 2 2a 1 1 a 5 Ta có: 2 2 HE = DC = ; D I¢ = D B ¢ ¢ = 4 a + a = . 3 3 3 3 3 Mà 2 2 2 2 A A ¢ = A B
¢ - AB = 3a - a = a 2 Þ HI = a 2. 2 5a a 23 2 2 2
DI = DD¢ + D I¢ = 2 a + = 9 3 2a .a 2 Þ ( ( 9 ICB)) HE.HI 2 3 a d H; = HK = = = Þ sinj = . 2 2 2 HE + HI 22 a 11 253 9
Câu 5. Cho lăng trụ tam giác đều ABC.A¢B C
¢ ¢ , AA¢ = a, AB = 2a. Gọi I là trung điểm A¢B¢ , j là
góc tạo bởi AC¢ và (BIC¢). Tính cosj . 15 3 A. cosj = 10 . B. cosj = . C. cosj = 2 . D. cosj = 5 5 5 5 Lời giải Trang 4 d ( , A (BIC '))
Gọi K là trung điểm IB , j là góc giữa AC ' và (BIC '). Ta có: sinj = AC ' Ta có: (
ì BIC ') ^ ( ABB A
¢ ¢) (do C I¢ ^ ( ABB A ¢ ¢))
ï(ïíBIC')Ç(ABBA¢¢)= IB Þ B K ¢ ^ (BIC¢). ïB K ¢ ^ IB ïî
Mặt khác I là trung điểm A' B ' nên d ( A',(BIC ')) = d (B',(BIC ')) = B'K EA'
d ( A',(BIC '))
Gọi E là giao điểm của A' A BI , ta có = EA d ( , A (BIC ')) EA' A' I 1 Mặt khác =
= (do AB // A'I ) EA AB 2 EA'
d ( A',(BIC ')) Suy ra 1 =
= Û d ( A BIC ) = d ( A (BIC )) a 2 , ' 2 ', ' = 2B ' K = 2. = a 2 EA d ( , A (BIC ')) ( ) 2 2 2 2 AC ' = A A ¢ + A C ¢ ¢ = a 5 d ( ,
A (BIC ')) a 2 10 Þ sinj = = = 15 Þ cosj = . AC ' a 5 5 5 Trang 5
II. GÓC GIỮA HAI MẶT PHẲNG 1. Lý thuyết
a) Góc giữa hai mặt phẳng là góc giữa hai đường thẳng lần lượt vuông góc với hai mặt phẳng đó.
a ^ (a )üýÞ ((a),(b)) = (a, b) b ^ (b )þ
b) Trong trường hợp 2 mặt phẳng cắt nhau: “Góc giữa hai mặt phẳng là góc giữa hai đường
thẳng lần lượt nằm trong hai mặt phẳng và cùng vuông góc với giao tuyến tại một điểm”.
c) Ứng dụng khoảng cách để tính góc giữa hai mặt phẳng
Gọi j = ((a ),(b )) và c = (a )Ç(b ). Ta có: (α) A AA¢ d ( , A (b )) sinj = = AH d ( , A c)
Như vậy, bài toán tính góc giữa hai mặt phẳng có (β)
thể quy về bài toán tính khoảng cách từ một điểm c H
đến một mặt phẳng và tính khoảng cách từ một A'
điểm đến một đường thẳng. 2. Ví dụ minh họa
Câu 1. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh bên bằng cạnh đáy và bằng 2 2 . Gọi M , N lần
lượt là trung điểm của SA SC . Côsin của góc giữa hai mặt phẳng (BMN )và (BDN ) bằng 13 10 3 15 A. . B. . C. . D. . 4 5 4 5 Lời giải
Gọi O = AC Ç BD, I = SO Ç MN . 3 1 1 1 Ta có: 2 2
AC = 4, BN = 2 2. = 6,OI = SO = SC - OC =
1 và ON = SA = 2 . 2 2 2 2
Gọi H , K lần lượt là hình chiếu vuông góc của D lên BN,(BMN ).
Khi đó: DH ^ BN, DK ^ (BMN) Þ DK ^ BN . Trang 6 ìBN ^ DH í Þ BN ^ HK . îBN ^ DK
Từ đó ta có: ((BMN) (BDN)) ∑ , = DHK =j. 2S B . D NO 4 3 OI.BO 4 Ta có: BDN DH = = =
DK = 2d é ; O ë (BMN )ù = 2 = BN BN 3 û 2 2 OI + BO 5 DK 15 10
Suy ra: sinj = sin ((BMN ),(BDN )) ∑ ∑ = sin DHK = = Þ cosDHK = . DH 5 5
Câu 2. Cho hóp chóp đều S.ABCD có tất cả các cạnh bằng a . Gọi M , N lần lượt là trung điểm của
SA, SB G là trọng tâm tam giác .
BCD Gọi a là góc giữa hai mặt phẳng (GMN ) và (SBD)
. Giá trị của sina bằng 2 34 2 2 A. . B. . C. . D. . 43 43 731 43 Lời giải S M I N J D A K E O G B C
Dựng đường cao SO của hình chóp.
Gọi K = SO Ç GM .
Ta có: (GMN) Ç (ABCD) = GE song song với CD, E ÎOD.
Khi đó: N, K, E thẳng hàng và NE = (BMN )Ç(SBD).
d(M ,(SBD)) Ta có: sina = . d(M , NE) a 2
Dễ thấy tam giác BSD vuâng cân tại S nên SO = . 2 Chứng minh được: 4 2a 2
KS = 4KO Þ SK = SO = . 5 5
Trong tam giác KMN dựng hai đường cao KI, MJ. a 17 a Ta có: 2 2
KN = SN + SK - 2SN.SK.cos 45° = , MN = . 10 2 Do đó: 2 2 17a a a - . ( KI MN a d M , NE ) . 100 16 2 43 = MJ = = = . KN a 17 4 17 10 Trang 7 d( , A (SBD)) a 2 34
d(M ,(SBD)) = = Þ sina = . 2 4 43 Trang 8
Câu 3. Cho khối chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành, ∑
AB = 3, AD = 4, BAD =120°, cạnh bên
SA = 2 3 và vuông góc với mặt đáy. Gọi M , N, P lần lượt là trung điểm các cạnh ,
SA AD, BC . Tính góc giữa hai mặt phẳng (SBC) và (MNP). A. 30° . B. 45°. C. 60° . D. 90° . Lời giải J S x M I E N D A B K P C
Ta có: (SAD) Ç (SBC) = Sx //AD //BC .
ìMI //NP //AB ï
Gọi I là trung điểm của SB . Ta có: í NP . MI = ïî 2
Dễ dàng chứng minh được ,
IP MN, Sx đồng quy tại J . Như vậy I là trung điểm của JP , M
là trung điểm của JN .
d(M ,(SBC))
Gọi j là góc giữa hai mặt phẳng (SBC) và (MNP). Ta có: sinj = . d(M , IP) 1
d(M ,(SBC)) = d( , A (SBC)) 2
Hạ AK ^ BC, AE ^ SK Þ AE ^ (SBC) Þ d( ,
A (SBC)) = AE. ∑ 3 3 AK = .
AB sin ABK = 3.sin 60° = . 2 1 1 1 1 4 25 6 3 3 3 SA D K : = + = + = Þ AE =
Þ d(M ,(SBC)) = . 2 2 2 AE AS AK 12 27 108 5 5 1
Ta có d(M , PI ) = d(N, PI ) . 2 2 2 2 ABC D
: AC = AB + CB - 2 . AB C .
B cos60° =13 Þ AC = 13 .
JP = 2IP = SC = 13+12 = 5 , JN = 2MN = SD = 2 7 , PN = AB = 3 Þ S = 3 6. JPN 1 6 6 3 6 Mặt khác S
= d(N, JP).JP Þ d(N, JP) =
Þ d(M , IP) = . JPN 2 5 5 2 Vậy sinj = Þ j = 45° . 2
Câu 4. Cho hình hộp chữ nhật ABC . D A¢B C ¢ D
¢ ¢ có AB = 2a, AD = a, AA¢ = a 3. Gọi a là góc giữa hai mặt phẳng ( A C ¢ B ¢ ) và ( A C ¢ D ¢ ). Tính sina. 4 15 11 2 15 A. sina = . B. sina = . C. sina = 3 15 . D. sina = . 19 19 19 19 Lời giải Trang 9 A' B' I H D' C' B A D C
Gọi I là hình chiếu vuông góc của D lên A'C ' và H là hình chiếu vuông góc của D lên mp
(A'C'B). Khi đó: DH
d (D,( A'C 'B)) sina = = DI
d (D, A'C ')
Ta tính được A' D = 2 ;
a C ' D = a 7; A'C ' = a 5; a 19 a + a + a Ta có: S
= p p - 2a p - a 7 p - a 5 = 2 7 5 p = A D 'C 'D ( )( )( ) 2 với 2 2 2S a 19
Trong tam giác A'C ' D : A D 'C 'D DI = = A'C ' 5 V Đặt V = V ; ta có V =V =V =V =
ABCD.A'B'C 'D' A'.ABD C '.BCD
D.A'C 'D'
B.A'B'C ' 6 3 V V 2a 3 Þ V = V - 4. = = A'C 'BD 6 3 3 Do A
D 'C ' D = C
D ' A' B Þ S = S A D 'C'B A D 'C'D 3V 2a 3 4a 3
Trong tứ diện A'C ' BD : DH = d (D,( A'C 'B)) 3 A'C 'BD = = = 2 SD a A C B 19 19 ' ' 2 DH 4a 3 a 19 4 15 Vậy, sina = = : = . DI 19 5 19
Câu 5. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A¢B C ¢ ¢ có ∑ AB = ,
a AC = a 3, BAC =150° , AA¢ = a . Gọi I
trung điểm của CC¢ . Tính sin của góc giữa mặt phẳng ( AB I¢ ) và mặt phẳng ( ABC). 66 66 418 418 A. . B. . C. . D. . 57 57 11 22 Lời giải Trang 10
Gọi E = BC Ç B I¢ . Dễ thấy C là trung điểm của BE .
d (B, AB I¢ )
Ta có sin (( AB I¢ ),( ABC)) ( ) = * . d (B, AE) ( ) 3V
* Tính d (B,( AB I¢ )) . A BB I¢ = ( ) 1 S AB D I¢ 3 1 1 2 1 1 1 a 3 V = = = = ° = ¢ V ¢ ¢ . V ¢ ¢ ¢ V ¢ ¢ ¢ . a . a a 3.sin150 . A BB I . A BCC B ABC.A B C ABC. 2 2 3 3 A B C 3 2 12 AB¢ = a 2 2 2 2 2
BC = AB + AC - 2 .
AB AC sin150° = 7a Þ BC = a 7 2 a a 13 2 2 2
AI = AC + IC = 3a + = 4 2 2 a a 29 2 2 2
B I¢ = BC + IC = 7a + = 4 2 2 a 22 Þ S = AB D I¢ 4 2 a 3 3V ¢ a 66
Do đó từ suy ra d (B ( AB I¢ )) . A BB I 4 , = = = 2 SD ¢ a AB I 22 22 4 2S 4S
* Tính d (B, AE) ABE D ABC D = = (2) AE AE Ta có 2 1 a 3 S = . a a 3.sin150° = ABC D 2 4 2 2 2 2 2 AB + AE BE a + AE 2 2 2 2 2 AC = - Û 3a =
- 7a Û AE =19a Þ AE = a 19 2 4 2 2 a 3 4. 2S 4S a 57 Do đó d (B AE) ABE D ABC D 4 , = = = = AE AE a 19 19 a 66 418 Vậy từ suy ra
((AB I¢) (ABC)) 22 sin , = = . a 57 22 19 Trang 11
III. BÀI TẬP VẬN DỤNG a
Câu 1. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a , SO = với O là tâm của đáy. Gọi 2
E là trung điểm cạnh AD , j là góc giữa đường thẳng CD và mặt phẳng (SBE). Tính sinj . 1 2 A. sinj = 3 . B. sinj = . C. sinj = 1 . D. sinj = . 2 6 2 3 6 Lời giải S B C F K O P A E D I
Gọi F là trung điểm của AB . Do S.ABCD là hình chóp tứ giác đều nên SO ^ ( ABCD) và tứ
giác ABCD là hình vuông.
Trong ( ABCD), gọi I = BE ÇCD , P = AO Ç BE , K = FO Ç BE .
d (C,(SBE)) Ta có: sinj = (1) CI AB AE
Do AB // CD nên =
=1 Þ DI = AB = a Þ CI = ID + DC = 2a (2) DI ED 1
EO là đường trung bình của ABD D
Þ EO = ABEO // AB. 2 EO PO 1 Suy ra = = 1 1
Þ PO = PA = OA. AB PA 2 2 3
d (C,(SBE)) CP =
= 4 Þ d (C,(SBE)) = 4d ( ,
O (SBE)) = 4d ( , O (SKE)). d ( ,
O (SBE)) OP
Ta có SOKE là tứ diện vuông nên 1 1 1 1 1 1 1 24 = + + = + + 1 1 1 = + + = 2 d ( , O (SBE)) 2 2 2 SO OE OK 2 2 2 2 SA - OA OE OK 2 2 2 æ a ö æ a ö æ a ö 2 a ç ÷ ç ÷ ç ÷ è 2 ø è 2 ø è 4 ø Þ ( a a d , O (SBE)) =
Þ d (C (SBE)) 2 , = (3). 2 6 6 2a 1
Thay (2), (3) vào (1) được sinj = : 2a = . 6 6 Trang 12
Câu 2. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi cạnh a , ∑
ABC = 60° và SB = a . Hình
chiếu vuông góc của điểm S lên mặt phẳng (ABC) trùng với trọng tâm của tam giác ABC .
Gọi j là góc giữa đường thẳng SB và mặt phẳng (SCD). Tính sinj . 3 1 A. sinj = . B. sinj = 1 . C. sinj = 2 . D. sinj = . 2 4 2 2 Lời giải S a A D P H B a C
Gọi H là trọng tâm của tam giác ABC . Theo giả thiết ta có SH ^ (ABC).
Gọi j là góc tạo bởi đường thẳng SB và mặt phẳng (SCD).
d(B,(SCD)) 3 d(H,(SCD)) Ta có sinj = = . SB 2 SB
Kẻ HP ^ SC tại P. +) ABC D
đều Þ CH ^ AB Þ CH ^ CD . CD ì ^ CH +) í
Þ CD ^ (SHC) Þ CD ^ HP. CD î ^ SH ìHP ^ SC +) í
Þ HP ^ (SCD) Þ HP = d(H,(SCD)) . îHP ^ CD
Do ABCD là hình thoi cạnh a và ∑
ABC = 60° nên tam giác ABC là tam giác đều a 3 2 3a a 6 Þ HB = 2 2 2
Þ SH = SB - BH = a - = . 3 9 3 SH × HC 2a 2a 2
Từ đó ta có: d(H ,(SCD)) = =
Þ d(B,(SCD)) = Þ sinj = . 2 2 SH + HC 3 2 2
Câu 3. Cho lăng trụ đều ABC.A¢B C
¢ ¢ có tất cả các cạnh bằng a . Tính côsin của góc giữa mặt phẳng (A B
¢ C )¢ và mặt phẳng (BCC'B'). 1 A. 7 . B. 42 . C. 42 . D. . 7 7 14 7 Lời giải Trang 13 Ta có (A B
¢ C )¢ Ç(BCC 'B') = BC¢.
d(A ;¢(BCC 'B')
Gọi a là góc giữa mặt phẳng (A B
¢ C )¢ và (BCC 'B'), khi đó sina = .
d(A BC ) ¢
Gọi H là trung điểm của B C
¢ ¢. Ta có A¢H ^ B C
¢ ¢ mặt khác A¢H ^ BB¢. a Suy ra A H ¢ ^ (BB C ¢ C
¢ ). Do đó: d A¢ (BCC B ) 3 ( ; ' ' = A H ¢ = . 2
Trong mặt phẳng (A B
¢ C )¢ kẻ A¢K ^ BC¢. Tam giác A¢BC¢ cân tại B có 2 2 2 2
A¢C .¢ 4A¢B - A¢C¢ a 8a - a a 14
A¢B = BC¢ = a 2, A C
¢ ¢ = a suy ra A¢K = = = . 2BC¢ 2a 2 4 a 3
d(A ;¢(BCC ' B ') A H ¢ 6 1 7 Suy ra 2 sina = = = = . Vậy cosa = = .
d(A BC ) ¢ A K ¢ a 14 7 7 7 4
Câu 4. Cho lăng trụ đều ABC.A¢B C
¢ ¢ có cạnh đáy bằng 1, cạnh bên bằng 3 . Gọi M là trung điểm
của CC¢ . Tính sin của góc giữa hai mặt phẳng ( ACB¢) và (BMA¢). 2 1 2 21 A. . B. . C. . D. . 5 5 5 5 Lời giải
Gọi I là tâm hình chữ nhật ABB A
¢ ¢ và J là giao điểm của BM B C ¢ .
Ta có IJ = ( ACB¢)Ç(BMA¢).
d ( A,(BMA¢))
Gọi j là góc giữa 2 mặt phẳng ( ACB¢) và (BMA¢). Khi đó: sinj = .
d ( A, IJ ) Trang 14 1
Gọi D = A¢M Ç AC , suy ra C là trung điểm của AD Þ BC = AD Þ ABD D vuông tại B 2 Þ BD ^ ( ABB A
¢ ¢) Þ (BDA¢) ^ ( ABB A ¢ ¢) ( ) 1 .
Dựng AK ^ A¢B (2). Từ ( )
1 và (2) suy ra AK ^ (BDA¢) Þ d ( A (BDA¢))) 3 , = AK = . 2 ì 15 ï S = DB A ¢ C ï Tam giác B AC ¢ có B A ¢ = B C ¢ = 2, AC =1 4 Þ í . ï ∑ 7 cos AB C ¢ = ïî 8 S ¢ ¢ B D I¢J B I B J 1 = 15 . = Þ S = . S ¢ ¢ B D I¢J 12 D ¢ B A B C 3 B AC 1 2
Ta có: B I¢ = B A ¢ = 2 4 ; 1 B J ¢ = B C ¢ = Þ 2 2 = ¢ + ¢ - ¢ ¢ ∑ IJ B I B J
2B I.B J.cos IB J ¢ = . 2 3 3 3 3 15 2
Þ d (( A IJ )) = d ((B¢ IJ )) 2SD ¢ 15 , , B IJ = = Þ sinj = : = . IJ 4 2 4 5 Trang 15