DEAL SỐC 50% HỌC PHÍ + TẶNG KÈM BỘ SÁCH TỔNG HỢP ĐỀ CẤU TRÚC MỚI NHẤT
Câu hỏi:
Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A′B′C′ có AB=2√3 và AA′=2. Gọi M,N,P lần lượt là trung điểm các cạnh A′B′, A′C′ và BC. Côsin của góc tạo bởi hai mặt phẳng (AB′C′) và (MNP) bằng:
Phương pháp giải:
Lời giải chi tiết:
Ta có (MNP)≡(MNCB).
Gọi E,F lần lượt là trung điểm của MN,B′C′.
Dễ dàng chứng minh được ΔAA′B′=ΔAA′C′ (hai cạnh góc vuông)
⇒AB′=AC′⇒ΔAB′C′ cân tại A.
⇒AF⊥B′C′ (Đường trung tuyến đồng thời là đường cao).
Ta có MN∥B′C′⇒MN∥BC nên MNCB là hình thang.
Dễ dàng chứng minh được ΔBB′M=ΔCC′N nên BM=CN.
Mà BM,CN,AA′ đồng quy (Định lí 3 đường giao tuyến) nên MNCB là hình thang cân.
Lại có E,P là trung điểm của hai đáy nên EP⊥MN,EP⊥BC.
Trong (ACC′A′) gọi Q=CN∩AC′, trong (ABB′A′) gọi P=AB′∩BM.
Khi đó (AB′C′)∩(MNCB)=PQ.
Ta có: {(AB′C′)⊃B′C′(MNCB)⊃BCB′C′∥BC ⇒(AB′C′)∩(MNCB)=PQ∥BC∥MN.
Do đó PQ⊥EP.
Ta có: {(MNCB)∩(AB′C′)=PQ(MNCB)⊃EP⊥PQ(AB′C′)⊃AF⊥PQ ⇒∠((MNCB);(AB′C′))=∠(EP;AF)
Trong (AB′C′) gọi G=PQ∩AF.
Áp dụng định lí Ta-lét ta có: AQQC′=ACNC′=2⇒AQAC′=23; AGAF=AQAC′=23.
Áp dụng định lí Pytago trong các tam giác vuông ta có:
AB′=√AA′2+A′B′2=√4+12=4;
AF=√AB′2−B′F2=√16−3=√13.
⇒AG=23AF=2√133.
Gọi H,K lần lượt là hình chiếu của M,N trên BC, ta có BH=KC=BC−MN2=2√3−√32=√32.
Áp dụng định lí Pytago trong các tam giác vuông ta có:
BM=√BB′2+B′M2=√4+3=√7.
MH=√BM2−BH2=√7−34=52=EP.
Áp dụng định lí Ta-lét ta có: GPGE=APEF=2 ⇒GP=23EP=53.
Tam giác ABC đều cạnh 2√3 nên AP=2√3.√32=3.
Áp dụng định lí Côsin trong tam giác AGP ta có:
cos∠AGP=GA2+GP2−AP22GA.GP=(2√133)2+(53)2−322.2√133.53=−√1365.
Vậy cos∠((MNCB);(AB′C′))=cos∠(EP;AF)=√1365.
Chọn B.