Cho tứ diện OABC có các tam giác OAB, OBC, OCA là những tam giác vuông đỉnh O. Gọi α, β, γ lần lượt là góc giữa mặt phẳng (ABC) và các mặt phẳng (OBC), (OCA), (OAB). Bằng phương pháp toạ độ, hãy chứng minh :
a) Tam giác ABC có ba góc nhọn.
b) \(co{s^2}\alpha + co{s^2}\beta + co{s^2}\gamma = 1\)
a) Chọn hệ trục tọa độ Oxyz như hình vẽ.
Ta có A(a; 0; 0), B(0; b; 0), C(0; 0; c) (a > 0, b > 0, c > 0) (a > 0, b > 0, c > 0)
Ta có
\(\begin{array}{*{20}{l}}
\begin{array}{l}
\overrightarrow {AB} = ( - a;b;0);\overrightarrow {AC} = ( - a;0;c)\\
\Rightarrow \overrightarrow {AB} .\overrightarrow {AC} = {a^2} > 0
\end{array}\\
{ \Rightarrow cosA = \frac{{\overrightarrow {AB} .\overrightarrow {AC} }}{{AB.AC}} > 0}
\end{array}\)
⇒ A là góc nhọn
Tương tự các góc B, C của tam giác ABC cũng nhọn.
b) Mp(ABC) có phương trình \(\frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1\)
Nên có vecto pháp tuyến \(\vec n = \left( {\frac{1}{a};\frac{1}{b};\frac{1}{c}} \right)\)
Mp(OBC) ≡ Mp(Oyz) có vectơ pháp tuyến \(\vec i = \left( {1;0;0} \right)\)
Gọi α là góc giữa mp(ABC) và mp(OBC) thì:
\({\cos ^2}\alpha = {\left( {\frac{{\overrightarrow n .\overrightarrow i }}{{\left| {\overrightarrow n } \right|.\left| {\overrightarrow i } \right|}}} \right)^2} = \frac{{\frac{1}{{{a^2}}}}}{{\frac{1}{{{a^2}}} + \frac{1}{{{b^2}}} + \frac{1}{{{c^2}}}}}\)
Tương tự
\(\begin{array}{l}
{\cos ^2}\beta = \frac{{\frac{1}{{{b^2}}}}}{{\frac{1}{{{a^2}}} + \frac{1}{{{b^2}}} + \frac{1}{{{c^2}}}}};\\
{\cos ^2}\gamma = \frac{{\frac{1}{{{c^2}}}}}{{\frac{1}{{{a^2}}} + \frac{1}{{{b^2}}} + \frac{1}{{{c^2}}}}}
\end{array}\)
Vậy \(co{s^2}\alpha + co{s^2}\beta + co{s^2}\gamma = 1\)
-- Mod Toán 12
Copyright © 2021 HOCTAP247