Trong không gian Oxyz, tính góc giữa hai mặt phẳng \((P): x - \sqrt{2}y + z - 2 = 0\) và mặt phẳng \((Oxz): y = 0\).
Problem Analysis
Problem Summary
Cho hai mặt phẳng \((P)\) và \((Oxz)\) trong không gian Oxyz. Cần tính góc giữa hai mặt phẳng đó.
Required Knowledge
Công thức tính góc giữa hai mặt phẳng qua vectơ pháp tuyến: nếu \((P)\) có vectơ pháp tuyến \(\vec{n} = (A; B; C)\) và \((Q)\) có vectơ pháp tuyến \(\vec{n'} = (A'; B'; C')\), thì \(\cos\big((P),(Q)\big) = \dfrac{|AA' + BB' + CC'|}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}\cdot\sqrt{A'^2+B'^2+C'^2}}\). Ngoài ra cần nhận biết vectơ pháp tuyến của mặt phẳng tọa độ \((Oxz)\): phương trình \(y = 0\) nên pháp tuyến là \((0;1;0)\).
Solution Method
Chỉ có một cách. Đọc hệ số trong phương trình mỗi mặt phẳng để xác định vectơ pháp tuyến tương ứng, sau đó thay vào công thức tính cosin của góc giữa hai mặt phẳng, rồi suy ra số đo góc.
Real-world Application
Khi em đặt một tấm ván nghiêng lên sàn nhà phẳng, góc giữa tấm ván và sàn nhà chính là góc giữa hai mặt phẳng — bài toán này giúp em tính được độ nghiêng đó một cách chính xác.
Hints (0/3)
Hint 1:
Từ phương trình của mỗi mặt phẳng, đọc trực tiếp bộ hệ số \((A; B; C)\) để xác định vectơ pháp tuyến. Mặt phẳng \(y = 0\) có hệ số \(x\) và \(z\) bằng 0, hệ số \(y\) bằng 1.
Hint 2:
Thay hai vectơ pháp tuyến \(\vec{n_1} = (1; -\sqrt{2}; 1)\) và \(\vec{n_2} = (0; 1; 0)\) vào công thức: tính tích vô hướng ở tử số và tích hai độ dài ở mẫu số.
Hint 3:
Sau khi tính được \(\cos\big((P),(Oxz)\big) = \dfrac{\sqrt{2}}{2}\), nhớ rằng góc giữa hai mặt phẳng thuộc \([0°; 90°]\), nên em tra bảng hoặc nhận ra ngay đây là góc \(45°\).
Detailed solution
Mặt phẳng \((P): x - \sqrt{2}y + z - 2 = 0\) có vectơ pháp tuyến \(\vec{n_1} = (1; -\sqrt{2}; 1)\).
Mặt phẳng \((Oxz): y = 0\) có vectơ pháp tuyến \(\vec{n_2} = (0; 1; 0)\).
Áp dụng công thức tính góc giữa hai mặt phẳng:
\[\cos\big((P),(Oxz)\big) = \frac{|1\cdot 0 + (-\sqrt{2})\cdot 1 + 1\cdot 0|}{\sqrt{1^2 + (-\sqrt{2})^2 + 1^2}\cdot\sqrt{0^2 + 1^2 + 0^2}}\]
\[= \frac{|{-\sqrt{2}}|}{\sqrt{1 + 2 + 1}\cdot\sqrt{1}} = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{4}} = \frac{\sqrt{2}}{2}.\]
Vậy góc giữa hai mặt phẳng \((P)\) và \((Oxz)\) là \(45°\).
Exercises in this lesson— Bài 16. Công thức tính góc trong không gian