Một nhà sử học đến du lịch Đại kim tự tháp Giza (Ai Cập). Hướng dẫn viên du lịch cung cấp thông tin về Đại kim tự tháp này có dạng hình chóp tứ giác đều, với chiều cao \(146,6 \mathrm{~m}\) và độ nghiêng của nó là \(51^{\circ} 50^{\prime} 40^{\prime \prime}\) (tức là số đo góc phẳng nhị diện tạo bởi mặt bên và mặt đáy). Nhà sữ học rất muốn thông tin chi tiết hơn nữa về góc phẳng nhị diện tạo bởi hai mặt bên kề nhau của Đại kim tự tháp. Hãy giúp nhà sử học này tính số đo của góc phẳng nhị diện trên?

Giải thích:

+ Gọi hình chóp tứ giác đều là \(S . A B C D\) như hình vẽ, \(O=A C \cap B D, M\) là trung điểm của \(A B\)
Khi đó góc nhị diện tạo bởi mặt bên \((S A B)\) và mặt đáy \((A B C D)\) là \([S, A B, O]\).
Ta có \(S M \perp A B\) và \(O M \perp A B\)
Suy ra \(SM O\) là góc phẳng nhị diện \([S, A B, O\) ].
Ta có \(\tan S H=\frac{S O}{O M} \Rightarrow B C=2 O M=\frac{2 S O}{\tan S M O} \approx 230,36(\mathrm{~m})\)
+ Tìm số đo của góc phẳng nhị diện hai mặt bên, tức là số đo của góc phẳng nhị diện \([A, S B, C]\)
Kẻ \(A I \perp S B\), lại có \(S B \perp A C\) (vì \(A C \perp(S B D)\) ) từ đó suy ra \(S B \perp C I\).
Vậy góc phẳng nhị diện \([A, S B, C]\) là góc \(A{H} C\).
Hai tam giác \(\triangle S A B=\triangle S B C\) suy ra hai đường cao \(A I=C I\), tam giác \(\triangle I A C\) cân tại \(I\).
Đặt \(a=230,36 ; h=146,6\)
\(\begin{array}{l}\text { Ta có } A C=a \sqrt{2} \Rightarrow O A=\frac{a \sqrt{2}}{2} \Rightarrow S A=\sqrt{S O^{2}+O A^{2}}=\sqrt{h^{2}+\frac{a^{2}}{2}} ; \\S M=\sqrt{S O^{2}+O M^{2}}=\sqrt{h^{2}+\frac{a^{2}}{4}}\end{array}\)\(S_{\triangle S A B}=\frac{1}{2} A I. S B=\frac{1}{2} S M .A B \Rightarrow A I=\frac{S M. A B}{S B}=\frac{\sqrt{h^{2}+\frac{a^{2}}{4}} . a}{\sqrt{h^{2}+\frac{a^{2}}{2}}}\)\(\begin{array}{l}\cos A+C=\frac{A I^{2}+C I^{2}-A C^{2}}{2 A I . C I}=\frac{2 a^{2}\left(\frac{4 h^{2}+a^{2}}{2\left(2 h^{2}+a^{2}\right)}\right)-2 a^{2}}{2 \cdot \frac{4 h^{2}+a^{2}}{2\left(2 h^{2}+a^{2}\right)} a^{2}}=\frac{-a^{2}}{4 h^{2}+a^{2}} \text {, thay số } \\a=230,36 ; h=146,6 \\\end{array}\)Ta suy ra được \(A F C \approx 112^{\circ} 26^{\prime} 16^{\prime \prime}\).
Câu hỏi này nằm trong: