Đề bài

Cho tứ diện đều \(ABCD\). Vẽ hình bình hành \(BCED\). a) Tìm góc giữa đường thẳng \(AB\) và \(\left( {BCD} \right)\). b) Tim góc phẳng nhị diện \(\left[ {A,CD,B} \right];\left[ {A,CD,E} \right]\).

Lời giải chi tiết

 

a) Giả sử tứ diện đều có tất cả các cạnh bằng \(a\).Gọi \(I\) là trung điểm của \(CD\), \(O\) là tâm của \(\Delta BC{\rm{D}}\)\( \Rightarrow AO \bot \left( {BC{\rm{D}}} \right)\)\( \Rightarrow \left( {AB,\left( {BC{\rm{D}}} \right)} \right) = \left( {AB,OB} \right) = \widehat {ABO}\)\(BI\) là trung tuyến của tam giác đều \(BC{\rm{D}}\)\( \Rightarrow BI = \frac{{BC\sqrt 3 }}{2} = \frac{{a\sqrt 3 }}{2} \Rightarrow BO = \frac{2}{3}BI = \frac{{a\sqrt 3 }}{3}\)\(\cos \widehat {ABO} = \frac{{BO}}{{AB}} = \frac{{\sqrt 3 }}{3} \Rightarrow \widehat {ABO} \approx 54,{7^ \circ }\)Vậy \(\left( {AB,\left( {BC{\rm{D}}} \right)} \right) \approx 54,{7^ \circ }\)b) \(\Delta AC{\rm{D}}\) đều \( \Rightarrow AI \bot C{\rm{D}}\)\(\Delta BC{\rm{D}}\) đều \( \Rightarrow BI \bot C{\rm{D}}\)Vậy \(\widehat {AIB}\) là góc phẳng nhị diện \(\left[ {A,C{\rm{D}},B} \right]\).\(OI = \frac{1}{3}BI = \frac{{a\sqrt 3 }}{6},AO = \sqrt {A{B^2} - B{O^2}}  = \frac{{a\sqrt 6 }}{3}\)\(\tan \widehat {AIB} = \frac{{AO}}{{OI}} = 2\sqrt 2  \Rightarrow \widehat {AIB} \approx 70,{5^ \circ }\) \(\Delta AC{\rm{D}}\) đều \( \Rightarrow AI \bot C{\rm{D}}\)\(\Delta EC{\rm{D}}\) đều \( \Rightarrow EI \bot C{\rm{D}}\)Vậy \(\widehat {AIE}\) là góc phẳng nhị diện \(\left[ {A,C{\rm{D}},B} \right]\).\(\widehat {AIE} = {180^ \circ } - \widehat {AIB} = 109,{5^ \circ }\)