Bài 6: Ôn tập chương Vecơ trong không gian. Quan hệ vuông góc trong không gian.

1.

\(cos\left(\widehat{\overrightarrow{u};\overrightarrow{v}}\right)=\dfrac{\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}}{\left|\overrightarrow{u}\right|.\left|\overrightarrow{v}\right|}=\dfrac{10}{10.\sqrt{2}}=\dfrac{1}{\sqrt{2}}\)

\(\Rightarrow\left(\widehat{\overrightarrow{u};\overrightarrow{v}}\right)=45^0\)

2.

a. 

\(\left\{{}\begin{matrix}SA\perp\left(ABC\right)\Rightarrow SA\perp BC\\AB\perp BC\left(gt\right)\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow BC\perp\left(SAB\right)\) (1)

Mà \(BC=\left(SBC\right)\cap\left(ABC\right)\Rightarrow\widehat{SBA}\) là góc giữa (SBC) và (ABC)

\(tan\widehat{SBA}=\dfrac{SA}{AB}=1\Rightarrow\widehat{SBA}=45^0\)

b.

Từ (1) \(\Rightarrow BC\perp AM\)

Mà \(AM\perp SB\left(gt\right)\) \(\Rightarrow AM\perp\left(SBC\right)\) (2)

\(\Rightarrow AM\perp MN\Rightarrow\Delta AMN\) vuông tại M

Từ (2) \(\Rightarrow AM\perp SC\), mà \(SC\perp AN\left(gt\right)\)

\(\Rightarrow SC\perp\left(AMN\right)\) (3)

Lại có \(SA\perp\left(ABC\right)\) theo giả thiết

\(\Rightarrow\) Góc giữa (AMN) và (ABC) bằng góc giữa SA và SC hay là góc \(\widehat{ASC}\)

\(AC=\sqrt{AB^2+BC^2}=a\sqrt{2}\)

\(\Rightarrow tan\widehat{ASC}=\dfrac{AC}{SA}=\sqrt{2}\Rightarrow\widehat{ASC}\approx54^044'\)

Từ (3) \(\Rightarrow AN\) là hình chiếu vuông góc của AC lên (AMN)

\(\Rightarrow\widehat{CAN}\) là góc giữa AC và (AMN)

Mà \(\widehat{CAN}=\widehat{ASC}\) (cùng phụ \(\widehat{ACS}\)) \(\Rightarrow\widehat{CAN}=...\)

c.

\(\left\{{}\begin{matrix}IC=\dfrac{1}{2}AC\left(gt\right)\\AI\cap\left(SBC\right)=C\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow d\left(I;\left(SBC\right)\right)=\dfrac{1}{2}d\left(A;\left(SBC\right)\right)\)

Mà từ (2) ta có \(AM\perp\left(SBC\right)\Rightarrow AM=d\left(A;\left(SBC\right)\right)\)

\(SA=AB\left(gt\right)\Rightarrow\Delta SAB\) vuông cân tại A 

\(\Rightarrow AM=\dfrac{1}{2}SB=\dfrac{a\sqrt{2}}{2}\Rightarrow d\left(I;\left(SBC\right)\right)=\dfrac{1}{2}AM=\dfrac{a\sqrt{2}}{4}\)

Hình vẽ bài 2:

3.

a.

Do \(SA=SB=SC=SD\Rightarrow\) hình chiếu vuông góc của S lên (ABCD) trùng tâm O của hình vuông

Hay \(SO\perp\left(ABCD\right)\)

\(\Rightarrow SO\perp BD\)

Lại có \(AC\perp BD\) (hai đường chéo hình vuông)

\(\Rightarrow BD\perp\left(SAC\right)\Rightarrow BD\perp SC\)

Mà MN là đường trung bình tam giác SBD \(\Rightarrow MN||BD\)

\(\Rightarrow MN\perp SC\Rightarrow\left(\widehat{MN;SC}\right)=90^0\)

b.

\(AC=\sqrt{AB^2+BC^2}=2a\sqrt{2}\)

\(SA=SC=2a\Rightarrow SA^2+SC^2=8a^2=AC^2\)

\(\Rightarrow\Delta SAC\) vuông tại S (pitago đảo)

\(\Rightarrow SA\perp SC\)

c.

\(AB||CD\Rightarrow AB||\left(SCD\right)\Rightarrow d\left(AB;\left(SCD\right)\right)=d\left(A;\left(SCD\right)\right)\)

Lại có \(\left\{{}\begin{matrix}AC=2OC\\AO\cap\left(SCD\right)=C\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow d\left(A;\left(SCD\right)\right)=2d\left(O;\left(SCD\right)\right)\)

Từ O kẻ \(OE\perp CD\), từ \(O\) kẻ \(OF\perp SE\)

\(\Rightarrow OF\perp\left(SCD\right)\Rightarrow OF=d\left(O;\left(SCD\right)\right)\)

\(OE=\dfrac{1}{2}BC=a\) (đường trung bình)

\(\Delta SAC\) vuông tại S (theo cm câu b) \(\Rightarrow SO=\dfrac{1}{2}AC=a\sqrt{2}\) (trung tuyến ứng với cạnh huyền)

Hệ thức lượng:

\(OF=\dfrac{SO.OE}{\sqrt{SO^2+OE^2}}=\dfrac{a\sqrt{6}}{3}\)

\(\Rightarrow d\left(A;\left(SCD\right)\right)=2OF=\dfrac{2a\sqrt{6}}{3}\)

a: AC vuông góc BD

AC vuông góc SO

=>AC vuông góc (SBD)

=>SB vuông góc AC

mà AC vuông góc BD

nên AC vuông góc (SBD)

BD vuông góc AC

BD vuông góc SO

=>BD vuông góc (SAC)

=>BD vuông góc SA
b: Xét ΔACB có CO/CA=CI/CB

nên OI//AB

=>OI vuông góc BC

BC vuông góc OI

BC vuông góc SO

=>BC vuông góc (SOI)

=>(SBC) vuông góc (SOI)

CD vuông góc AD

CD vuông góc SA

=>CD vuông góc (SAD)

=>(SC;(SAD))=(SC;SD)=góc DSC

SD=căn SA^2+AD^2=a*căn 7

DC=a

SC=căn SA^2+AC^2=3a

\(cosDSC=\dfrac{SD^2+SC^2-DC^2}{2\cdot SD\cdot SC}=\dfrac{9a^2+7a^2-a^2}{2\cdot3a\cdot a\sqrt{7}}=\dfrac{5\sqrt{7}}{14}\)

=>góc DSC=19 độ