Câu hỏi:
Cho hình chóp S.ABCD đều tất cả các cạnh bằng a. Gọi M,N lần lượt là trung điểm của SA,BC.Tính cosin góc giữa MN và mặt phẳng (SBD).
Phương pháp giải:
Lời giải chi tiết:
Gọi AC∩BD={H}⇒SH⊥(ABCD).
Ta có: {AC⊥BD(gt)AC⊥SH(SH⊥(ABCD))⇒AC⊥(SBD)
Gọi F là trung điểm của BH ⇒NF∥AC (Do NF là đường trung bình của tam giác BCH).
Mà AC⊥(SBD) ⇒NF⊥(SBD).
Trong mặt phẳng (ABCD) gọi AN∩BD={K}
Trong mặt phẳng (SAN) gọi SK∩MN={I}
⇒I=MN∩(SBD).
⇒∠(MN;(SBD))=∠(NI;(SBD)).
Ta có: FI là hình chiếu của MI lên (SBD) ⇒∠(NI;(SBD))=∠(NI;FI)=∠NIF.
Xét tam giác ABC có K là giao điểm của hai đường trung tuyến AN và BH nên K là trọng tâm của tam giác ABC.
Áp dụng định lí Menelaus trong tam giác AMN, cát tuyến SIK có:
SMSA.KAKN.INIM=1 ⇔12.2.INIM=1⇔INIM=1 ⇒IM=IN ⇒I là trung điểm của MN.
Ta có: NF=HC2=AC4=a√24(Tính chất đường trung bình của tam giác).
Tam giác SBC đều cạnh a nên SN=a√32.
Tam giác ABN vuông tại B nên áp dụng định lí Pytago ta có:
AN2=AB2+BN2=a2+(a2)2=5a24.
Tam giác SAN có trung tuyến MN nên:
MN2=AN2+SN22−SA24=3a24+5a242−a24=3a24.⇒MN=a√32
⇒NI=MN2=a√34.
Vì FN⊥(SBD)⇒FN⊥FI⇒ΔFNI vuông tại F.
⇒sin∠FIN=NFNI=a√24:a√34=√2√3⇒cos∠FIN=√1−sin2∠FIN=√33.
Chọn D.