Cho lăng trụ đứng ABC.A’B’C’, có đáy là tam giác đều cạnh a, cạnh bên AA’ = a. Gọi N là trung điểm của CC’ và \(\varphi \) là góc giữa đường thẳng AP và mặt phẳng \(\left( {A’BC} \right)\). Khẳng định nào sau đây đúng?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi \(P = A’C \cap AN\).
Gọi \(\varphi \) là góc giữa đường thẳng AN và mặt phẳng \(\left( {A’BC} \right)\), khi đó \(\sin \varphi = \frac{{d\left( {A,\left( {A’BC} \right)} \right)}}{{AP}}\).
Kẻ \(AM \bot BC\) và \(AH \bot A’M\).
Ta có
\(BC \bot \left( {A’AM} \right) \Rightarrow BC \bot AH\).
Có \(\left\{ \begin{array}{l}AH \bot BC\\AH \bot A’M\end{array} \right. \Rightarrow AH \bot \left( {A’BC} \right) \Rightarrow d\left( {A,\left( {A’BC} \right)} \right) = AH\).
Ta có \(AM = \sqrt {A{B^2} – B{M^2}} = \sqrt {{a^2} – \frac{{{a^2}}}{4}} = \frac{{\sqrt 3 }}{2}a\).
Trong tam giác vuông A’AM có \(\frac{1}{{A{H^2}}} = \frac{1}{{A{{A’}^2}}} + \frac{1}{{A{M^2}}} = \frac{1}{{{a^2}}} + \frac{4}{{3{a^2}}} \Rightarrow AH = \frac{{\sqrt {21} }}{7}a\).
Ta có \(\frac{{PN}}{{AP}} = \frac{{CN}}{{AA’}} = \frac{1}{2} \Rightarrow AP = \frac{2}{3}AN = \frac{2}{3}\sqrt {A{C^2} + C{N^2}} = \frac{{\sqrt 5 }}{3}a\).
Khi đó \(\sin \varphi = \frac{{AH}}{{AP}} = \frac{{3\sqrt {105} }}{{35}} \Rightarrow \cos \varphi = \frac{{2\sqrt {70} }}{{35}}\).