Một học sinh đứng tại vị trí A trên ban công tầng 3 của trường THPT chuyên Lê Quý Đôn nhìn xuống bên kia đường thấy 2 chiếc xe ô tô đậu ở vị trí B và C. Biết các góc nhìn xuống từ A đến B và
39/39
Một học sinh đứng tại vị trí A trên ban công tầng 3 của trường THPT chuyên Lê Quý Đôn nhìn xuống bên kia đường thấy 2 chiếc xe ô tô đậu ở vị trí B và C. Biết các góc nhìn xuống từ A đến B và C theo phương ngang lần lượt là \(\frac{\pi }{{10}}\) và \(\frac{\pi }{{12}}\) (minh họa như hình vẽ), độ cao từ vị trí A đến mặt đất là \[AH = 10{\rm{m}}\] và các điểm H, B, C thẳng hàng. Tính khoảng cách giữa hai xe ô tô (không được sử dụng máy tính cầm tay để tính xấp xỉ kết quả).
Theo đề ta có \(\widehat {HBA} = \frac{\pi }{{10}}\,\,,\,\,\widehat {HCA} = \frac{\pi }{{12}}\)
Khoảng cách giữa hai xe ô tô: \(BC = HC - HB = \frac{{10}}{{\tan \frac{\pi }{{12}}}} - \frac{{10}}{{\tan \frac{\pi }{{10}}}}\)
\(\tan \frac{\pi }{{12}} = \tan \left( {\frac{\pi }{3} - \frac{\pi }{4}} \right) = \frac{{\tan \frac{\pi }{3} - \tan \frac{\pi }{4}}}{{1 + \tan \frac{\pi }{3}.\tan \frac{\pi }{4}}} = \frac{{\sqrt 3 - 1}}{{1 + \sqrt 3 }} = 2 - \sqrt 3 \)
Ta có: \(\cos \frac{{2\pi }}{{10}} = \sin \frac{{3\pi }}{{10}}\)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow 1 - 2{\sin ^2}\frac{\pi }{{10}} = 3\sin \frac{\pi }{{10}} - 4{\sin ^3}\frac{\pi }{{10}}\\ \Rightarrow \left[ \begin{array}{l}\sin \frac{\pi }{{10}} = 1\,\,\,\,\left( L \right)\\\sin \frac{\pi }{{10}} = \frac{{ - 1 + \sqrt 5 }}{4}\,\,\,\,\left( N \right)\\\sin \frac{\pi }{{10}} = \frac{{ - 1 - \sqrt 5 }}{4}\,\,\,\,\left( L \right)\end{array} \right.\end{array}\)
+ \(\cos \frac{\pi }{{10}} = \sqrt {1 - {{\sin }^2}\frac{\pi }{{10}}} = \frac{{\sqrt {10 + 2\sqrt 5 } }}{4}\)
+ \(\tan \frac{\pi }{{10}} = \frac{{\sin \frac{\pi }{{10}}}}{{\cos \frac{\pi }{{10}}}} = \frac{{\sqrt 5 - 1}}{{\sqrt {10 + 2\sqrt 5 } }}\)
Vậy \(BC = \frac{{10}}{{2 - \sqrt 3 }} - 10\frac{{\sqrt {10 + 2\sqrt 5 } }}{{\sqrt 5 - 1}} = 10\left( {2 + \sqrt 3 } \right) - \frac{5}{2}.\sqrt {10 + 2\sqrt 5 } \left( {\sqrt 5 + 1} \right)\).