Bài tập nâng cao · Bài 3
Bài tập nâng cao Hai mặt phẳng vuông góc · Bài 3
Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy $ABCD$ là hình vuông cạnh $a$. Mặt bên $SAB$ là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi $\varphi$ là góc giữa hai mặt phẳng $\left( SAB \right)$ và $\left( SCD \right)$. Khi đó $\tan\varphi$ bằng:
Xem lời giải
Lời giải

Gọi $H$; $K$ lần lượt là trung điểm $AB$ và $CD$ $\Rightarrow$ $SH\perp AB$
Từ gt $\Rightarrow$ $SH\perp\left( ABCD \right)$
Hai mặt phẳng $\left( SAB \right)$ và $\left( SCD \right)$ có một điểm chung là $S$, lần lượt chứa hai đường thẳng $AB$ và $CD$ song song với nhau nên hai mặt phẳng $\left( SAB \right)$ và $\left( SCD \right)$ cắt nhau theo giao tuyến là đường thẳng $\Delta$ đi qua $S$, song song với hai đường thẳng $AB$ và $CD$.
Dễ thấy $SH\perp AB$ và $HK\perp AB$ $\Rightarrow$ $AB\perp\left( SHK \right)$ $\Rightarrow$ $CD\perp\left( SHK \right)$; $\Delta\perp\left( SHK \right)$
$\Rightarrow$ Góc giữa hai mặt phẳng $\left( SAB \right)$ và $\left( SCD \right)$ bằng góc giữa hai đường thẳng $SH$ và $SK$ và bằng $\widehat{HSK}$ $\Rightarrow$ $\varphi=\widehat{HSK}$
Ta có: $\tan\varphi=\tan\widehat{HSK}=\frac{HK}{SH}=\frac{a}{a\sin 60^{\circ}}=\frac{2\sqrt{3}}{3}$.