Cho hình chóp đều S.ABCD có tất cả các cạnh bằng nhau. Tính cos góc giữa đường thẳng SA và mặt phẳng \(\left( {SCD} \right)\)
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGiả sử tất cả các cạnh của hình chóp S.ABCD đều bằng 1.
Gọi O là tâm cua đáy \( \Rightarrow SO \bot \left( {ABCD} \right)\).
Gọi \(\varphi \) là góc giữa đường thẳng SA và mặt phẳng \(\left( {SCD} \right) \Rightarrow \sin \varphi = \frac{{d\left( {A,\left( {SCD} \right)} \right)}}{{SA}} = \frac{{2d\left( {O,\left( {SCD} \right)} \right)}}{{SA}}\).
Gọi N là trung điểm của CD và kẻ \(OH \bot SN,\,\,H \in SN\).
Ta có \(CD \bot \left( {SON} \right) \Rightarrow CD \bot OH\)
Có \(\left\{ \begin{array}{l}OH \bot CD\\OH \bot SN\end{array} \right. \Rightarrow OH \bot \left( {SCD} \right) \Rightarrow d\left( {O,\left( {SCD} \right)} \right) = OH\).
Lại có \(SO = \sqrt {S{A^2} – O{A^2}} = \sqrt {1 – \frac{1}{2}} = \frac{{\sqrt 2 }}{2}\) và \(ON = \frac{1}{2}AD = \frac{1}{2}\).
Trong tam giác vuông SON ta có \(\frac{1}{{O{H^2}}} = \frac{1}{{S{O^2}}} + \frac{1}{{O{N^2}}} \Rightarrow OH = \frac{{SO.ON}}{{\sqrt {S{O^2} + O{N^2}} }} = \frac{{\sqrt 6 }}{6}\).
Vậy \(\sin \varphi = \frac{{2d\left( {O,\left( {SCD} \right)} \right)}}{{SA}} = \frac{{2.OH}}{{SA}} = \frac{{\sqrt 6 }}{3} \Rightarrow \cos \varphi = \frac{{\sqrt 3 }}{3}\).