Cho hình lập phương \[ABCD.A'B'C'D'\], gọi \[\varphi \] là góc giữa hai mặt phẳng \(\left( {A'BD} \right)\) và \(\left( {ABC} \right).\) Tính \({\tan ^4}\varphi .\) Đáp án: ……….

Gọi \(a\) là cạnh hình lập phương và \(O\) là giao điểm của \(AC\) và \(BD\).

Ta có \(\left( {A'BD} \right) \cap \left( {ABC} \right) = BD\)

Trong \(\left( {ABCD} \right)\) có \(AC \bot BD\)  (do \(ABCD\) là hình vuông)

Trong \(\left( {A'BD} \right)\) có \(A'O \bot BD\)  (do tam giác \(A'BD\) cân tại \(A'\))

Suy ra \(\left( {\widehat {\left( {A'BD} \right),\,\,\left( {ABC} \right)}} \right) = \left( {\widehat {A'O,\,\,AC}} \right)\) hay \(\varphi  = \widehat {A'OA}\).

Ta có \(AO = \frac{{AC}}{2} = \frac{{\sqrt {A{D^2} + A{B^2}} }}{2} = \frac{{\sqrt 2 a}}{2}\).

Xét tam giác \(AA'O\) vuông tại \(A\) có \(\tan \widehat {A'OA} = \frac{{AA'}}{{AO}} = \frac{a}{{\frac{{a\sqrt 2 }}{2}}} = \sqrt 2 \).

Do đó \(\tan \varphi  = \sqrt 2 \) nên \({\tan ^4}\varphi  = 4.\)

Đáp án: 4.