Tổng hợp lý thuyết cách xác định nhanh góc giữa hai đường thẳng chéo nhau – công thức và bài tập có đáp án chi tiết toán lớp 12

Cách xác lăm le nhanh chóng góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp chéo cánh nhau – Công thức và bài bác tập luyện đem đáp án

1. Định nghĩa góc đằm thắm hai tuyến đường thẳng

Trong không khí mang đến 2 đường thẳng liền mạch a, b ngẫu nhiên.

Từ một điểm O nào là tê liệt tớ vẽ 2 đường thẳng liền mạch ${a}'$, ${b}'$ theo lần lượt tuy vậy song với a và b. Ta nhận biết rằng khi điểm O thay cho thay đổi thì góc đằm thắm 2 đường thẳng liền mạch ${a}'$ và ${b}'$ không bao giờ thay đổi.

Bạn đang xem: Tổng hợp lý thuyết cách xác định nhanh góc giữa hai đường thẳng chéo nhau – công thức và bài tập có đáp án chi tiết toán lớp 12

Do tê liệt tớ đem lăm le nghĩa:

Định nghĩa: Góc đằm thắm 2 đường thẳng liền mạch a và b nhập không khí là góc đằm thắm 2 đường thẳng liền mạch ${a}'$ và ${b}'$ nằm trong trải qua một điểm và theo lần lượt tuy vậy song với a và b.

2. Cách xác lập góc đằm thắm hai tuyến đường thẳng

Để xác lập góc đằm thắm 2 đường thẳng liền mạch a và b tớ rất có thể lấy điểm O nằm trong 1 trong các hai tuyến đường trực tiếp tê liệt rồi vẽ một đường thẳng liền mạch qua quýt O và tuy vậy song với đường thẳng liền mạch còn sót lại.

Nếu $\overrightarrow{u}$ là vecto chỉ phương của đường thẳng liền mạch a và $\overrightarrow{v}$ là vecto chỉ phương của đường thẳng liền mạch b và $\left( \overrightarrow{u};\overrightarrow{v} \right)=\alpha $ thì góc đằm thắm 2 đường thẳng liền mạch a và b bởi vì $\alpha $ nếu như $0\le \alpha \le 90{}^\circ $ và bởi vì $180{}^\circ -\alpha $ nếu như $90{}^\circ <\alpha \le 180{}^\circ $. Nếu 2 đường thẳng liền mạch a và b tuy vậy song hoặc trùng nhau thì góc đằm thắm bọn chúng bởi vì $0{}^\circ $. Góc đằm thắm 2 đường thẳng liền mạch là góc đem số đo $0\le \alpha \le 90{}^\circ $.

3. Phương pháp tính góc đằm thắm hai tuyến đường thẳng

Để tính góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp nhập không khí tất cả chúng ta lưu ý những công thức sau:

■ Định lý hàm số cosin nhập tam giác ABC: $\cos \widehat{BAC}=\frac{A{{B}^{2}}+A{{C}^{2}}-B{{C}^{2}}}{2.AB.AC}$

Tương tự động tớ có: $\cos \widehat{ABC}=\frac{B{{A}^{2}}+B{{C}^{2}}-A{{C}^{2}}}{2.BA.BC}$ và $\cos \widehat{ACB}=\frac{C{{A}^{2}}+C{{B}^{2}}-A{{B}^{2}}}{2.CA.CB}$

Chú ý: $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AC}=AB.AC\cos \widehat{BAC}=\frac{1}{2}\left( A{{B}^{2}}+A{{C}^{2}}-B{{C}^{2}} \right)$

■ Tính góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp AB và CD tớ tính góc đằm thắm nhì vectơ $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{CD}$ nhờ vào công thức $\cos \left( \overrightarrow{AB};\overrightarrow{CD} \right)=\frac{\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{CD}}{\left| \overrightarrow{AB} \right|.\left| \overrightarrow{CD} \right|}\Rightarrow \cos \left( AB;CD \right)=\frac{\left| \overrightarrow{AB}.\overrightarrow{CD} \right|}{\left| \overrightarrow{AB} \right|.\left| \overrightarrow{CD} \right|}$ kể từ tê liệt suy rời khỏi góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp AB và CD.

Bài thói quen góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp d1 và d2 bởi vì đem đáp án chi tiết

Bài tập luyện 1: Cho hình chóp S.ABC đem lòng là tam giác đều cạnh a, $SA\bot \left( ABC \right)$ và $SA=a\sqrt{3}$. Gọi M, N theo lần lượt là trung điểm của AB và SC. Tính cosin góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp AN và CM.

Lời giải chi tiết

Cách 1: Dựng hình bình hành AMCE suy rời khỏi $AM=CE=\frac{a}{2}$.

Khi tê liệt $AE//CM\Rightarrow \left( \widehat{AE;CM} \right)=\left( \widehat{AN;AE} \right)=\varphi .$

Mặt không giống $SC=\sqrt{S{{A}^{2}}+A{{C}^{2}}}=2a\Rightarrow $ chừng nhiều năm lối trung tuyến AN là $AN=\frac{SC}{2}=a.AE=CM=\frac{a\sqrt{3}}{2}.$

Do $\Delta ABC$ đều nên $CM\bot AM\Rightarrow $ AMCE là hình chữ nhật.

Khi tê liệt $CE\bot AE$ tuy nhiên $CE\bot SA\Rightarrow CE\bot \left( SAE \right)\Rightarrow CE\bot SE.$

$\Delta SEC$ vuông bên trên E đem lối trung tuyến $EN=\frac{1}{2}SC=a.$

Ta có: $\cos \widehat{NAE}=\frac{A{{N}^{2}}+A{{E}^{2}}-N{{E}^{2}}}{2.AN.AE}=\frac{\sqrt{3}}{4}>0\Rightarrow \cos \varphi =\frac{\sqrt{3}}{4}.$

Cách 2: Ta có: $\overrightarrow{AN}=\frac{1}{2}\left( \overrightarrow{AS}+\overrightarrow{AC} \right);\overrightarrow{CM}=\overrightarrow{AM}-\overrightarrow{AC}=\frac{1}{2}\overrightarrow{AB}-\overrightarrow{AC}.$

Khi tê liệt $\overrightarrow{AN}.\overrightarrow{CM}=\frac{1}{2}\left( \overrightarrow{AS}+\overrightarrow{AC} \right)\left( \frac{1}{2}\overrightarrow{AB}-\overrightarrow{AC} \right)=\frac{1}{4}\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AC}-\frac{1}{2}A{{C}^{2}}=\frac{1}{4}{{a}^{2}}\cos 60{}^\circ -\frac{{{a}^{2}}}{2}=\frac{-3{{a}^{2}}}{8}.$

Lại có: $AN=\frac{SC}{2}=a;CM=\frac{a\sqrt{3}}{2}\Rightarrow \cos \varphi =\frac{\left| \frac{-3{{a}^{2}}}{8} \right|}{a.\frac{a\sqrt{3}}{2}}=\frac{\sqrt{3}}{4}.$

Bình luận: Dựa nhập nhì phương thức bên trên tớ thấy rằng, nhập một vài tình huống, việc dùng khí cụ vectơ nhằm tính góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp canh ty vấn đề trở thành dễ dàng ràng rộng lớn cực kỳ nhiều!.

Bài tập luyện 2: Cho hình chóp S.ABC đem $SA=SB=SC=AB=a;AC=a\sqrt{2}$ và $BC=a\sqrt{3}$. Tính cosin góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp SC và AB.

Lời giải chi tiết

Cách 1: Gọi M, N, Phường theo lần lượt là trung điểm của SA, SB và AC. Khi tê liệt $\left\{ \begin{array}  {} MP//SC \\  {} N//AB \\ \end{array} \right.\Rightarrow \left( \widehat{SC;AB} \right)=\left( \widehat{MP;MN} \right).$

Ta có: $MN=\frac{AB}{2}=\frac{a}{2};MP=\frac{SC}{2}=\frac{a}{2}.$

Mặt không giống $\Delta SAC$ vuông bên trên S $\Rightarrow SP=\frac{AC}{2}=\frac{a\sqrt{2}}{2}.$

$B{{P}^{2}}=\frac{B{{A}^{2}}+B{{C}^{2}}}{2}-\frac{A{{C}^{2}}}{4}=\frac{3}{2}{{a}^{2}}\Rightarrow BP=\frac{a\sqrt{6}}{2}.$

Suy rời khỏi $P{{N}^{2}}=\frac{P{{S}^{2}}+P{{B}^{2}}}{2}-\frac{S{{B}^{2}}}{4}=\frac{3{{a}^{2}}}{4}\Rightarrow NP=\frac{a\sqrt{3}}{2}.$

Khi tê liệt $\cos \widehat{NMP}=\frac{M{{N}^{2}}+M{{P}^{2}}-N{{P}^{2}}}{2.MN.MP}=-\frac{1}{2}\Rightarrow \widehat{NMP}=120{}^\circ \Rightarrow \varphi =\left( \widehat{SC;AB} \right)=60{}^\circ .$

Cách 2: Ta có: $\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{SB}-\overrightarrow{SA}\Rightarrow \overrightarrow{AB}.\overrightarrow{SC}=\left( \overrightarrow{SB}-\overrightarrow{SA} \right).\overrightarrow{SC}=\overrightarrow{SB}.\overrightarrow{SC}-\overrightarrow{SA}.\overrightarrow{SC}$

$=\frac{1}{2}\left( S{{B}^{2}}+S{{C}^{2}}-A{{C}^{2}} \right)-\frac{1}{2}\left( S{{A}^{2}}+S{{C}^{2}}-A{{B}^{2}} \right)=-\frac{{{a}^{2}}}{2}.$

Suy rời khỏi $\cos \left( SC;AB \right)=\frac{\left| \frac{-{{a}^{2}}}{2} \right|}{a.a}=\frac{1}{2}\Rightarrow \left( SC;AB \right)=60{}^\circ .$

Bài tập luyện 3: Cho tứ diện ABCD đem $AB={{x}_{1}},CD={{x}_{2}};AC={{y}_{1}},BD={{y}_{2}},BC={{z}_{1}},AD={{z}_{2}}$. Tính góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp BC và AD.

Lời giải chi tiết

Ta có: $\overrightarrow{BC}.\overrightarrow{DA}\text{ }=\text{ }\overrightarrow{BC}\left( \overrightarrow{DC}+\overrightarrow{CD} \right)=\overrightarrow{CB}.\overrightarrow{CD}-\overrightarrow{CB}.\overrightarrow{CD}$

$=\frac{1}{2}\left( C{{B}^{2}}+C{{D}^{2}}-B{{D}^{2}} \right)-\frac{1}{2}\left( C{{B}^{2}}+C{{A}^{2}}-A{{B}^{2}} \right)=\frac{1}{2}\left( A{{B}^{2}}+C{{D}^{2}}-B{{D}^{2}}-C{{A}^{2}} \right).$

Khi tê liệt $\cos \left( BC;DA \right)=\frac{\left| \overrightarrow{BC}.\overrightarrow{DA} \right|}{BC.DA}=\frac{x_{1}^{2}+x_{2}^{2}+y_{1}^{2}-y_{2}^{2}}{2{{z}_{1}}{{z}_{2}}}.$

Đặc biệt: Nếu $AB=CD=x;AC=BD=y$ và $BC=AD=z$ tớ bịa $\left\{ \begin{array}  {} \alpha =\left( \widehat{BC;AD} \right) \\  {} \beta =\left( \widehat{AB;CD} \right) \\  {} \gamma =\left( \widehat{AC;BD} \right) \\ \end{array} \right.$ thì tớ có:

$\cos \alpha =\frac{{{x}^{2}}-{{y}^{2}}}{{{z}^{2}}};\cos \beta =\frac{\left| {{y}^{2}}-{{z}^{2}} \right|}{{{x}^{2}}};\cos \gamma =\frac{{{z}^{2}}-{{z}^{2}}}{{{y}^{2}}}.$

Bài tập luyện 4: Cho hình chóp S.ABCD đem lòng là hình vuông vắn ABCD cạnh 2a, $SA\bot \left( ABCD \right)$ và $SB=a\sqrt{5}$. Gọi M là trung điểm của AB và N là trung điểm của BC. Tính cosin góc đằm thắm 2 đường thẳng liền mạch SM và Doanh Nghiệp .

Lời giải chi tiết

■ Cách 1: Do $SA\bot \left( ABCD \right).$

Ta có: $SA=\sqrt{S{{B}^{2}}-A{{B}^{2}}}=a$. Gọi E là trung điểm của AD và I là trung điểm của AE. Dễ thấy BNDE là hình bình hành và XiaoMi MI là lối khoảng nhập tam giác ABE. Khi tê liệt $DN//BE//MI.$

Tacó: $AM=a;AI=\frac{AE}{2}=\frac{a}{2}.$

Mặt khác: $S{{M}^{2}}=S{{A}^{2}}+A{{M}^{2}}=2{{a}^{2}};S{{I}^{2}}=\frac{5{{a}^{2}}}{4}.$

$MI=A{{I}^{2}}+A{{M}^{2}}=\frac{5{{a}^{2}}}{4}$. Do vậy $\cos \widehat{SMI}=\frac{S{{M}^{2}}+M{{I}^{2}}-S{{I}^{2}}}{2.SM.MI}=\frac{\sqrt{10}}{5}=cos(\widehat{SM;DN}).$

■ Cách 2: Ta có: $\overrightarrow{SM}.\overrightarrow{DN}\text{ }=\text{ }\overrightarrow{SM}.\left( \overrightarrow{SN}-\overrightarrow{SD} \right)=\overrightarrow{SM}.\overrightarrow{SN}\text{ }-\text{ }\overrightarrow{SM}.\overrightarrow{SD}$

$\text{=}\frac{1}{2}\left( S{{M}^{2}}+S{{N}^{2}}-M{{N}^{2}} \right)-\frac{1}{2}\left( S{{M}^{2}}+S{{D}^{2}}-M{{D}^{2}} \right)$

Mặt khác: $S{{N}^{2}}=S{{A}^{2}}+A{{N}^{2}}=S{{A}^{2}}+A{{B}^{2}}+B{{N}^{2}}=6{{a}^{2}},MN=\frac{AC}{2}=\text{ }a\sqrt{2},S{{D}^{2}}=5{{a}^{2}},M{{D}^{2}}=5{{a}^{2}}.$

Do tê liệt $\overrightarrow{SM}.\overrightarrow{DN}=2{{a}^{2}}\Rightarrow \cos \left( SM;DN \right)=\frac{\left| 2{{a}^{2}} \right|}{SM.DN}=\frac{2{{a}^{2}}}{a\sqrt{2}.a\sqrt{5}}=\frac{\sqrt{10}}{5}.$

Bài tập luyện 5: Cho hình chóp S.ABCD đem lòng ABCD là hình chữ nhật đem $AB=a;AD=a\sqrt{2},\text{ }SA\bot \left( ABCD \right)$ và $\text{SA=2a}\text{.}$

a) Tính cosin góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp BC và SD.

b) Gọi I là trung điểm của CD. Tính cosin góc đằm thắm hai tuyến đường trực tiếp SB và AI.

Lời giải chi tiết

a) Do $BC//AD\Rightarrow (\widehat{SD;BC})=(\widehat{SD;AD})=\widehat{SDA}$

$\Delta SAD$ vuông bên trên A $\Rightarrow \cos \widehat{SDA}=\frac{AD}{SD}=\frac{AD}{\sqrt{A{{D}^{2}}+S{{A}^{2}}}}=\frac{1}{\sqrt{3}}.$

Xem thêm: Khi nhuộm màu nâu trà sữa có phải tẩy tóc không?

b) Gọi M, K theo lần lượt là trung điểm của AB và SA thì MK là lối khoảng nhập tam giác SAB.

Khi tê liệt $MK//SB$, mặt mũi không giống $MC//AI.$

Suy rời khỏi $(\widehat{SB;AI})=(\widehat{MK;CM}).$

Ta có: $MK=\frac{SB}{2}=\frac{\sqrt{S{{A}^{2}}+A{{B}^{2}}}}{2}=\frac{a\sqrt{5}}{2}$; $MC=\sqrt{M{{B}^{2}}+B{{C}^{2}}}=\frac{3a}{2}$; $KC=\sqrt{K{{A}^{2}}+A{{C}^{2}}}=2a.$

Khi tê liệt $cos\widehat{KMC}=\frac{K{{M}^{2}}\text{+ }M{{C}^{2}}-K{{C}^{2}}}{2.KM.MC}=-\frac{1}{3\sqrt{5}}\Rightarrow cos\left( \widehat{SB;AI} \right)=\frac{1}{3\sqrt{5}}.$

Cách khác: Ta có:$\overrightarrow{SB}.\overrightarrow{AI}=\overrightarrow{SB}.\left( \overrightarrow{SI}-\overrightarrow{SA} \right)=\overrightarrow{SB}.\overrightarrow{SI}-\overrightarrow{SB}.\overrightarrow{SA}$

$=\frac{1}{2}\left( S{{B}^{2}}+S{{I}^{2}}-I{{B}^{2}} \right)-\frac{1}{2}\left( S{{B}^{2}}+S{{A}^{2}}-A{{B}^{2}} \right)$

Do $S{{B}^{2}}=5{{a}^{2}};S{{I}^{2}}=S{{A}^{2}}+A{{D}^{2}}+D{{I}^{2}}=\frac{25{{a}^{2}}}{4};AI=\sqrt{A{{D}^{2}}+D{{I}^{2}}}=\frac{3a}{2}=IB.$

Suy rời khỏi $\overrightarrow{SB}.\overrightarrow{AI}=\frac{{{a}^{2}}}{2}\Rightarrow \cos \left( SB;AI \right)=\frac{\left| \overrightarrow{SB}.\overrightarrow{AI} \right|}{SB.AI}=\frac{\frac{{{a}^{2}}}{2}}{a\sqrt{5}.\frac{3a}{2}}=\frac{1}{3\sqrt{5}}.$

Bài tập luyện 6: Cho hình chóp S.ABCD đem lòng là hình thoi cạnh a, $\widehat{ABC}=60{}^\circ $. Tam giác SAB cân nặng bên trên S và nằm trong mặt mũi phẳng lặng vuông góc với lòng. hiểu rằng SC tạo nên với lòng một góc $30{}^\circ $. Tính cosin góc giữa

a) SD và BC.

b) DH và SC, với H là chân lối cao hạ kể từ S xuống mặt mũi lòng (ABCD).

Lời giải chi tiết

a) Do $AB=BC=a$, $\widehat{ABC}=60{}^\circ \Rightarrow \Delta ABC$ đều cạnh a.

Gọi H là trung điểm của AB, bởi tam giác SAB cân nặng bên trên S nên $SH\bot AB.$

Mặt không giống $\left\{ \begin{array}  {} \left( SAB \right)\bot \left( ABCD \right) \\  {} AB=\left( SAB \right)\cap \left( ABCD \right) \\ \end{array} \right.\Rightarrow SH\bot \left( ABC \right).$

$\Delta ABC$ đều nên $CH=\frac{a\sqrt{3}}{2},\left( \widehat{SC;\left( ABC \right)} \right)=\text{ }\widehat{SCH}=30{}^\circ $

Ta có: $SH=HC\tan 30{}^\circ =\frac{a}{2}.$

Do $\widehat{ABC}=60{}^\circ \Rightarrow \widehat{BAD}=120{}^\circ \Rightarrow HD=\sqrt{A{{H}^{2}}+A{{D}^{2}}-2AH.AD\cos 120{}^\circ }=\frac{a\sqrt{7}}{2}.$

Suy rời khỏi $SA=\sqrt{S{{H}^{2}}+H{{A}^{2}}}=\frac{a\sqrt{2}}{2}$, $SD=\sqrt{S{{H}^{2}}+H{{D}^{2}}}=a\sqrt{2}$.

Mặt không giống $AD//BC\text{ }\Rightarrow \left( \widehat{BC;SD} \right)=\left( \widehat{AD;SD} \right)$, $\cos \widehat{SDA}=\frac{D{{S}^{2}}+D{{A}^{2}}-S{{A}^{2}}}{2.DS.DA}=\frac{5\sqrt{2}}{8}.$

Do vậy $cos\left( \widehat{BC;SD} \right)=\frac{5\sqrt{2}}{8}.$

b) Ta đem $\overrightarrow{SC}.\overrightarrow{DH}=\overrightarrow{SC}.\left( \overrightarrow{SH}-\overrightarrow{SD} \right)=\text{ }\overrightarrow{SC}.\overrightarrow{SH}-\overrightarrow{SC}.\overrightarrow{SD}$

$=\frac{1}{2}\left( S{{H}^{2}}+S{{C}^{2}}-H{{C}^{2}} \right)-\frac{1}{2}\left( S{{C}^{2}}+S{{D}^{2}}-C{{D}^{2}} \right)=-\frac{3{{a}^{2}}}{4}$

Mặt khác: $SC=\sqrt{S{{H}^{2}}+H{{C}^{2}}}=a\Rightarrow \cos \left( SC;DH \right)=\frac{\left| \overrightarrow{SC};\overrightarrow{DH} \right|}{SC.DH}=\frac{\frac{3{{a}^{2}}}{4}}{a.\frac{a\sqrt{7}}{2}}=\frac{3\sqrt{7}}{14}.$

Cách khác: Gọi I là trung điểm của CD$\Rightarrow \left\{ \begin{array}  {} DH//BI \\  {} DH=BI=\frac{a\sqrt{7}}{2} \\ \end{array} \right.$, gọi M là trung điểm của SD

$\Rightarrow \left\{ \begin{array}  {} MI//SC \\  {} MI=\frac{SC}{2}=\frac{a}{2} \\ \end{array} \right.$. Lại có: $BD=a\sqrt{3}$; $SB=\sqrt{S{{H}^{2}}+H{{B}^{2}}}=\frac{a\sqrt{2}}{2}.$

Do tê liệt $B{{M}^{2}}=\frac{B{{D}^{2}}+B{{S}^{2}}}{2}-\frac{S{{D}^{2}}}{4}=\frac{5{{a}^{2}}}{4}\Rightarrow \cos \widehat{MIB}=\frac{M{{I}^{2}}+I{{B}^{2}}-M{{B}^{2}}}{2.IM.IB}=\frac{3\sqrt{17}}{14}.$

Suy rời khỏi $\cos \left( \widehat{DH;SC} \right)=\frac{3\sqrt{17}}{14}.$

Bài tập luyện 7: Cho hình chóp S.ABCD đem lòng là hình thang vuông bên trên A và B đem $AD=2AB=2CD=2a$ và $SA\bot \left( ABCD \right)$. Biết rằng SC tạo nên với lòng một góc $60{}^\circ $. Tính cosin góc giữa:

a) BC và SD.

b) AI và SD với I là trung điểm của CD.

Lời giải chi tiết

a) Ta có: $AC=\sqrt{A{{B}^{2}}+B{{C}^{2}}}=a\sqrt{2}.$

Do $SA\bot \left( ABCD \right)\Rightarrow \left( \widehat{SC;\left( ABC \right)} \right)=\widehat{SCA}=\text{ }60{}^\circ .$

Khi tê liệt $SA=AC\tan 60{}^\circ =a\sqrt{6}.$

Do $AD//BC\Rightarrow \left( \widehat{BC;SD} \right)=\left( \widehat{AD;SD} \right).$

Mặt không giống $\cos \widehat{ADS}=\frac{AD}{SD}~~=\frac{AD}{\sqrt{S{{A}^{2}}+A{{D}^{2}}}}~$

$=\frac{2a}{\sqrt{6{{a}^{2}}+4{{a}^{2}}}}~=\frac{\sqrt{10}}{5}=c\text{os}\widehat{\left( \text{BC;SD} \right)}.$

b) Gọi E là trung điểm của $AD\Rightarrow AE=DE=BC=a\Rightarrow $ ABCE là hình vuông vắn cạnh a.

Do $CE=\frac{1}{2}AD\Rightarrow \Delta ACD$ vuông bên trên C.

Ta có: $CD=\sqrt{C{{E}^{2}}+E{{D}^{2}}}=a\sqrt{2}\Rightarrow ID=\frac{a\sqrt{2}}{2}.$

Lại có: $\overrightarrow{AI}.\overrightarrow{SD}=\left( \overrightarrow{SI}-\overrightarrow{SA} \right).\overrightarrow{SD}=\overrightarrow{SI}.\overrightarrow{SD}-\overrightarrow{SA}.\overrightarrow{SD}=\frac{1}{2}\left( S{{I}^{2}}+S{{D}^{2}}-D{{I}^{2}} \right)-\frac{1}{2}\left( S{{A}^{2}}+S{{D}^{2}}-A{{D}^{2}} \right)$

Trong tê liệt $A{{I}^{2}}=A{{C}^{2}}+C{{I}^{2}}=\frac{5{{a}^{2}}}{2}\Rightarrow S{{I}^{2}}=S{{A}^{2}}+A{{I}^{2}}=\frac{17{{a}^{2}}}{2}.$

Do tê liệt $\overrightarrow{AI}.\overrightarrow{SD}=3{{a}^{2}}\Rightarrow \cos \left( AI;SD \right)=\frac{3{{a}^{2}}}{AI.SD}=\frac{3{{a}^{2}}}{a\sqrt{10}}=\frac{3}{5}.$

Cách khác: Gọi M là trung điểm của SC$\Rightarrow \left\{ \begin{array}  {} MI//SD \\  {} MI=\frac{SD}{2}=\frac{a\sqrt{10}}{2} \\ \end{array} \right.,AI=\frac{a\sqrt{10}}{2},AM=\frac{SC}{2}=a\sqrt{2}.$

Khi tê liệt $\widehat{MIA}=\frac{I{{M}^{2}}+I{{A}^{2}}-A{{M}^{2}}}{2.IM.IA}=\frac{3}{5}.$

Bài tập luyện 8: Cho hình lăng trụ $ABC.{A}'{B}'{C}'$ đem lòng là tam giác đều cạnh a, hình chiếu của điểm ${A}'$ xuống mặt mũi lòng (ABC) trung với trung điểm của BC. hiểu cạnh mặt mũi tạo nên với mặt mũi lòng một góc $60{}^\circ $.

a) Tính tan góc tạo nên bởi vì ${B}'{C}'$ và ${A}'C$.

b) Cosin góc tạo nên bởi vì $C{C}'$ và AB.

Lời giải chi tiết

a) Gọi H là trung điểm của BC.

Ta có: $BC//{B}'{C}'\Rightarrow \left( \widehat{{B}'{C}';{A}'C} \right)=\left( \widehat{BC;{A}'C} \right)=\widehat{{A}'CH}.$

Mặt không giống ${A}'H\bot \left( ABC \right)\Rightarrow \left( \widehat{A{A}';\left( ABC \right)} \right)=\widehat{A{A}'H}=60{}^\circ .$

$AH=\frac{a\sqrt{3}}{2}\Rightarrow {A}'H=AH\tan 60{}^\circ =\frac{3a}{2}.$

Xét tam giác vuông ${A}'HC$ tớ có: $\tan \widehat{{A}'CH}=\frac{{A}'H}{HC}=3.$

Vậy $\left( \widehat{B{C}';{A}'C} \right)=3.$

b) Do $C{C}'//A{A}'\Rightarrow \widehat{\left( C{C}';AB \right)}=\widehat{\left( A{A}';AB \right)}$

Xem thêm: MÙNG 1 NÊN VÀ KHÔNG NÊN CHO CẢ NĂM MAY MẮN, BÌNH AN

Ta có: ${A}'A=\sqrt{A{{H}^{2}}+H{{A}^{2}}}=a\sqrt{3}.$

${A}'B=\sqrt{{A}'{{H}^{2}}+H{{B}^{2}}}=\frac{a\sqrt{10}}{2}\Rightarrow \cos \widehat{{A}'AB}=\frac{A{{{{A}'}}^{2}}+A{{B}^{2}}-{A}'{{B}^{2}}}{2.A{A}'.AB}=\frac{\sqrt{3}}{4}.$

Vậy $\cos \left( C{C}';AB \right)=\frac{\sqrt{3}}{4}.$