Sách giáo khoa Toán 12 Tập hai

Giải Hoạt động 3 trang 53 SGK Toán 12

Bài 16. Công thức tính góc trong không gian   Đã kiểm chéo

Đề bài

Tìm mối quan hệ của góc giữa hai mặt phẳng và góc giữa hai vectơ pháp tuyến
Trong không gian $Oxyz$, cho hai mặt phẳng $(P)$, $(Q)$ tương ứng có các vectơ pháp tuyến là $\vec{n} = (A; B; C)$, $\vec{n'} = (A'; B'; C')$. Lấy các đường thẳng $\Delta$, $\Delta'$ tương ứng có vectơ chỉ phương $\vec{n}$, $\vec{n'}$. (H.5.36)
a) Góc giữa hai mặt phẳng $(P)$ và $(Q)$ và góc giữa hai đường thẳng $\Delta$ và $\Delta'$ có mối quan hệ gì?
b) Tính côsin của góc giữa hai mặt phẳng $(P)$ và $(Q)$.

Bài có hình vẽ / bảng trong sách — xem ở trang 53 · mở sách.
Mô tả hình bằng lời

Hình 5.36: Hai mặt phẳng $(P)$ và $(Q)$ vuông góc (dựng như hai trang sách mở). Trên mặt phẳng $(Q)$ có vẽ hai đường thẳng $\Delta$ và $\Delta'$ (nét đứt) cùng với hai vectơ pháp tuyến $\vec{n}$ và $\vec{n'}$ có gốc gặp nhau; $\vec{n}$ và $\vec{n'}$ là vectơ chỉ phương của $\Delta$ và $\Delta'$.

Lời giải

a) Mối quan hệ giữa các góc

Góc giữa hai mặt phẳng $(P)$ và $(Q)$ bằng góc giữa hai đường thẳng lần lượt vuông góc với $(P)$ và $(Q)$.

Vì $\vec{n}$ là vectơ pháp tuyến của $(P)$ nên đường thẳng $\Delta$ (có vectơ chỉ phương $\vec{n}$) vuông góc với $(P)$; tương tự $\Delta'$ (có vectơ chỉ phương $\vec{n'}$) vuông góc với $(Q)$.

Do đó góc giữa hai mặt phẳng $(P)$ và $(Q)$ bằng góc giữa hai đường thẳng $\Delta$ và $\Delta'$:
$$\big((P),(Q)\big) = \big(\Delta,\Delta'\big).$$

b) Côsin của góc giữa hai mặt phẳng

Đường thẳng $\Delta$ có vectơ chỉ phương $\vec{n}=(A;B;C)$, đường thẳng $\Delta'$ có vectơ chỉ phương $\vec{n'}=(A';B';C')$.

Côsin của góc giữa hai đường thẳng $\Delta$ và $\Delta'$ được tính theo côsin góc giữa hai vectơ chỉ phương (lấy giá trị tuyệt đối để góc không vượt quá $90^\circ$):
$$\cos\big(\Delta,\Delta'\big) = \big|\cos\big(\vec{n},\vec{n'}\big)\big| = \frac{\big|\vec{n}\cdot\vec{n'}\big|}{|\vec{n}|\,|\vec{n'}|}.$$

Theo câu a), góc giữa hai mặt phẳng bằng góc giữa $\Delta$ và $\Delta'$, nên:
$$\cos\big((P),(Q)\big) = \frac{\big|\vec{n}\cdot\vec{n'}\big|}{|\vec{n}|\,|\vec{n'}|} = \frac{|AA' + BB' + CC'|}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}\cdot\sqrt{A'^2+B'^2+C'^2}}.$$

Đáp số

Góc giữa $(P)$ và $(Q)$ bằng góc giữa hai đường thẳng $\Delta$ và $\Delta'$$\cos\big((P),(Q)\big)=\dfrac{|AA'+BB'+CC'|}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}\,\sqrt{A'^2+B'^2+C'^2}}$

Lời giải do Thư viện nhà trường biên soạn, giải và kiểm chéo độc lập theo SGK 2026-2027.