Câu hỏi:
Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có đáy là hình vuông tâm O; cạnh a. Gọi M,N lần lượt là trung điểm của SA và BC. Góc giữa đường thẳng MN và mặt phẳng (ABCD) bằng 600. Tính cos của góc giữa đường thẳng MN và mặt phẳng (SBD) ?
Phương pháp giải:
Lời giải chi tiết:
Gọi H là trung điểm của OA ta có MH∥SO⇒MH⊥(ABCD).
⇒HN là hình chiếu của MN lên (ABCD).
⇒∠(MN;(ABCD))=∠(MN;HN)=∠MNH=600.
Xét tam giác CHN có: CN=12BC=a2, CH=34AC=3a√24, ∠HCN=450.
⇒HN2=CH2+CN2−2CH.CN.cos450HN2=9a28+a24−2.3a√24.a2.√22HN2=5a28⇒HN=a√104
Xét tam giác vuông MNH có: MN=NHcos600=a√102.
Trong (SAC) gọi E=CM∩SO ⇒(MBC)∩(SBD)=BE.
Trong (MBC) gọi I=MN∩BE⇒I=MN∩(SBD).
Gọi K là trung điểm của OB ⇒NK∥OC.
Ta có: {OC⊥BDOC⊥SO⇒OC⊥(SBD)⇒NK⊥(SBD).
⇒IK là hình chiếu của IN lên (SBD).
⇒∠(MN;(SBD))=∠(IN;(SBD))=∠(IN;IK)=∠NIK.
Ta có NK=12OC=a√24.
Áp dụng định lí Menelaus trong tam giác MAC ta có: EMEC.OCOA.SASM=1 ⇔EMEC.1.2=1⇔EMEC=12.
Áp dụng định lí Menelaus trong tam giác MNC ta có: IMIN.BNBC.ECEM=1⇔IMIN.12.2=1⇔IM=IN.
⇒IN=12MN=a√104.
Xét tam giác vuông INK có: sin∠NIK=NKIN=a√24:a√104=1√5.
Vậy cos∠NIK=√1−sin2∠NIK=√1−15=2√55.
Chọn C.