Câu hỏi:
Cho hình chóp đều S.ABC có góc giữa mặt bên và mặt đáy bằng 60∘; H là hình chiếu vuông góc của S trên mặt phẳng (ABC). Khoảng cách từ H đến SA bằng a√7. Gọi α là góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SAC). Khi đó, tanα2 bằng
Phương pháp giải:
- Hình chiếu của đỉnh xuống mặt đáy của hình chóp đều là tâm của đáy.
- Tìm góc tạo bởi giữa mặt đáy và mặt bên.
- Tìm góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SAC).
- Sử dụng giả thiết khoảng cách từ H đến SA bằng a√7 để tìm các cạnh của hình chóp và giải bài toán.
Lời giải chi tiết:
Vì S.ABClà hình chóp đều nên {SA=SB=SCAB=AC=BC và H là tâm của mặt đáy ABC.
Gọi M là trung điểm của BC.
Tam giác ABC là tam giác đều nên AM⊥BC và AH=23AM.
Tam giác SBC cân tại S nên SM⊥BC
Ta có:
{(SBC)∩(ABC)=BCSM⊂(SBC),SM⊥BCAM⊂(ABC),AM⊥BC⇒^(SBC),(ABC)=^SMA⇒^SMA=60∘
Qua H, kẻ HI⊥SA(I∈SA), từ giả thiết suy ra HI=a√7
Tam giác SHM vuông tại H nên tanSMH=SHHM⇒SHHM=√3⇒SH=√3HM=√32AH
Tam giác SHA vuông tại H có HI⊥SA nên ta có:
1HI2=1SH2+1AH2⇔1a27=134AH2+1AH2⇔7a2=73AH2⇒{AH=√33aSH=a2
Qua A, kẻ AK⊥SB(K∈SB)(1).
Ta có:{BH⊥ACSH⊥(ABC)⇒SH⊥AC⇒AC⊥(SBH)⇒AC⊥SB(2)
Từ (1) và (2) suy ra SB⊥(AKC)⇒SB⊥KC.
Do đó, góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SAC) cũng là góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SBC) và là góc giữa hai đường thẳng AK và KC.
Ta có:
SA=SB=SC=√AH2+SH2=√21a6AB=AC=BC=2√3AM=2√3.32AH=a
⇒SΔSAB=√36a2⇒AK=KC=2SΔSABSB=2√7a7
Do đó, cosAKC=AK2+KC2−AC22AK.KC=18⇒cosα=18
Suy ra tanα2=√73.
Chọn A.