Bài tập 1: Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác đều cạnh a, $SA\bot \left( ABC \right)$. Trên cạnh SA lấy điểm M sao cho diện tích tam giác MBC bằng $\frac{{{a}^{2}}\sqrt{3}}{2}$. Tính góc giữa hai mặt phẳng (MBC) và (ABC). |
Lời giải chi tiết
Ta có: ${{S}_{ABC}}=\frac{{{a}^{2}}\sqrt{3}}{4}$. Gọi $\varphi =\widehat{\left( \left( MBC \right);\left( ABC \right) \right)}$
Do $\Delta ABC$ là hình chiếu của tam giác MBC trên mặt phẳng (ABC) do đó $\cos \varphi =\frac{{{S}_{ABC}}}{{{S}_{MBC}}}=\frac{\frac{{{a}^{2}}\sqrt{3}}{4}}{\frac{{{a}^{2}}\sqrt{3}}{2}}=\frac{1}{2}\Rightarrow \varphi =60{}^\circ .$
Bài tập 3: Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh 2a, $SA\bot \left( ABCD \right)$. Gọi N là trung điểm của SA, mặt phẳng (NCD) cắt khối chóp theo một thiết diện có diện tích $S=2{{a}^{2}}\sqrt{3}$. Tính góc giữa mặt phẳng (NDC) và mặt phẳng (ABCD). |
Lời giải chi tiết
Đặt $\varphi =\widehat{\left( \left( NCD \right);\left( ABCD \right) \right)}.$
Do $CD//AB\Rightarrow \left( NCD \right)$ cắt (SAB) theo thiết diện $NM//AB\Rightarrow $ MN là đường trung bình của tam giác SAB.
Khi đó thiết diện là tứ giác MNDC.
Gọi H là hình chiếu của M trên mặt phẳng (ABCD) thì
H là trung điểm của AB và ${{S}_{ABCD}}=\frac{a+2a}{2}.2a=3{{a}^{2}}.$
Do tứ giác HADC là hình chiếu của tứ giác MNDC trên
mặt phẳng (ABCD) $\Rightarrow \cos \varphi =\frac{{{S}_{AHCD}}}{{{S}_{NMCD}}}=\frac{3{{a}^{2}}}{2{{a}^{2}}\sqrt{3}}=\frac{\sqrt{3}}{2}.$
Do đó $\varphi =30{}^\circ .$
Bài tập 4: Cho hình lăng trụ đứng $ABC.{A}'{B}'{C}'$ có đáy ABC là tam giác cân với $AB=AC=a$, $\widehat{BAC}=120{}^\circ $, cạnh bên $B{B}'=a$, gọi I là trung điểm của $C{C}'$. Chứng minh rằng tam giác $A{B}'I$ vuông tại A và tính cosin góc giữa hai mặt phẳng $\left( A{B}'I \right)$ và (ABC). |
Lời giải chi tiết
Ta có: $BC={B}'{C}'=\sqrt{A{{B}^{2}}+A{{C}^{2}}-2AB.AC\cos \widehat{BAC}}=a\sqrt{3}.$
Mặt khác $\left\{ \begin{array} {} A{B}'=\sqrt{A{{B}^{2}}+B{{{{B}'}}^{2}}}=a\sqrt{2} \\ {} AI=\sqrt{A{{C}^{2}}+C{{I}^{2}}}=\frac{a\sqrt{5}}{2} \\ {} {B}'I=\sqrt{{B}'{{{{C}'}}^{2}}+{C}'{{I}^{2}}}=\frac{a\sqrt{13}}{2} \\ \end{array} \right..$
Do $A{{{B}'}^{2}}+A{{I}^{2}}={B}'I=\frac{13{{a}^{2}}}{4}\Rightarrow \Delta {B}'AI$ vuông tại A.
Ta có: ${{S}_{A{B}'I}}=\frac{1}{2}A{B}'.AI=\frac{{{a}^{2}}\sqrt{10}}{4}.$
${{S}_{ABC}}=\frac{1}{2}AB.ACsin\widehat{BAC}=\frac{{{a}^{2}}\sqrt{3}}{4}\Rightarrow \cos \widehat{\left( \left( A{B}'I \right);\left( ABC \right) \right)}=\frac{{{S}_{ABC}}}{{{S}_{A{B}'I}}}=\frac{\sqrt{30}}{10}.$
Bài tập 5: Cho hình lăng trụ đứng $ABCD.{A}'{B}'{C}'{D}'$ có đáy là hình vuông cạnh a và chiều cao $A{A}'=6a$. Trên $C{C}'$ lấy điểm M, trên $D{D}'$ lấy điểm N sao cho $CM=2MC$ và $DN=2N{D}'$. Tính cosin góc giữa 2 mặt phẳng $\left( {B}'MN \right)$ và (ABCD). |
Lời giải chi tiết
Gọi $\varphi =\widehat{\left( \left( {B}'MN \right);\left( ABCD \right) \right)}.$
Ta có: ${{S}_{BCD}}=\frac{{{a}^{2}}}{2};{D}'N=2a;{C}'M=4a$
Lại có: ${B}'{D}'=a\sqrt{2}\Rightarrow {B}'N=\sqrt{{B}'{{{{D}'}}^{2}}+{D}'{{N}^{2}}}=a\sqrt{6}$
${B}'M=\sqrt{{B}'{{{{C}'}}^{2}}+{C}'{{M}^{2}}}=a\sqrt{17},$
$MN=\sqrt{{{a}^{2}}+{{\left( 2a \right)}^{2}}}=a\sqrt{5}.$
Theo công thức Herong $S=\sqrt{p\left( p-a \right)\left( p-b \right)\left( p-c \right)}$
Ta tính được: ${{S}_{BMN}}=\frac{\sqrt{21}}{2}.$
Do $\Delta BCD$ là hình chiếu của $\Delta {B}'MN$ trên mặt phẳng (ABCD) nên $\cos \varphi =\frac{{{S}_{BCD}}}{{{S}_{{B}'MN}}}=\frac{1}{\sqrt{21}}.$
TOÁN LỚP 12