Một mái nhà hình tròn được đặt trên ba cây cột trụ. Các cây cột trụ vuông góc với mặt sàn nhà phẳng và có độ cao lần lượt là 8m , 9m , 10m .
38/55
Một mái nhà hình tròn được đặt trên ba cây cột trụ. Các cây cột trụ vuông góc với mặt sàn nhà phẳng và có độ cao lần lượt là \[8{\rm{m}},\,9{\rm{m}},\,10{\rm{m}}\]. Ba chân cột là ba đỉnh của một tam giác đều trên mặt sàn nhà với cạnh dài 8 m. Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ với \(B \in Ox\), \(C \in Oy\), tia \(Oz\) cùng hướng với vectơ \(\overrightarrow {AA'} \). Chọn gốc tọa độ \(O\) trùng với trung điểm của \(AC\) và mỗi đơn vị trên trục có độ dài 1m (xem hình vẽ).
a) Tọa độ các điểm \(A'\left( {0; - 4;10} \right),B'\left( {4\sqrt 3 ;0;9} \right),C'\left( {0;4;8} \right)\).
b) Mặt phẳng \(\left( {ABC} \right)\) nhận \(\overrightarrow k = \left( {0;\,1;\,1} \right)\) làm vectơ pháp tuyến.
c) Mặt phẳng \(\left( {A'B'C'} \right)\) nhận \(\overrightarrow n = \left( {0;1;4} \right)\) làm vectơ pháp tuyến.
d) Biết độ dốc của mái nhà đạt mức tiêu chuẩn khoảng từ \(27^\circ \) đến \(35^\circ \) thì mái nhà trên có độ dốc ở mức tiêu chuẩn.
a) Đúng. \(A\left( {0; - 4;0} \right),B\left( {4\sqrt 3 ;0;0} \right),C\left( {0;4;0} \right)\) và \(A'\left( {0; - 4;10} \right),B'\left( {4\sqrt 3 ;0;9} \right),C'\left( {0;4;8} \right)\).
b) Sai. Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \(\left( {ABC} \right)\) là \(\overrightarrow k = \left( {0;\,0;\,1} \right).\)
c) Đúng. \[\overrightarrow {A'B'} = \left( {4\sqrt 3 ;4; - 1} \right);\overrightarrow {A'C'} = \left( {0;8; - 2} \right)\], khi đó vectơ pháp tuyến của \(\left( {A'B'C'} \right)\) là:
\(\overrightarrow n = \left[ {\overrightarrow {A'B'} ,\,\overrightarrow {A'C'} } \right] = \left( {0;\,8\sqrt 3 ;\,32\sqrt 3 } \right) = 8\sqrt 3 \left( {0;\,1;\,4} \right)\).
Vậy vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \(\left( {A'B'C'} \right)\) là: \(\overrightarrow n = \left( {0;1;4} \right)\).
d) Sai. Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \(\left( {ABC} \right)\) là: \(\overrightarrow k = \left( {0;\,0;\,1} \right)\).
Khi đó: \[\cos \left( {\left( {ABC} \right),\left( {A'B'C'} \right)} \right) = \frac{{\left| 4 \right|}}{{\sqrt {{4^2} + {1^2}} }} = \frac{{4\sqrt {17} }}{{17}}\] nên \(\left( {\left( {ABC} \right),\,\left( {A'B'C'} \right)} \right) \approx 14^\circ \) nên mái nhà không ở mức tiêu chuẩn.