Trợ lý học tập AI - Câu trả lời này chỉ mang tính tham khảo
Để giải bài toán này, ta cần tìm góc giữa hai đường thẳng \( AC \) và \( BM \) trong tứ diện đều \( ABCD \) có cạnh bằng \( a \).
1. Tính tọa độ các điểm:
Giả sử \( A \) có tọa độ \( (0, 0, 0) \), \( B \) có tọa độ \( (a, 0, 0) \), \( C \) có tọa độ \( \left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right) \), và \( D \) có tọa độ \( \left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{6}, \frac{a\sqrt{6}}{3}\right) \).
2. Tính tọa độ điểm \( M \):
\( M \) là trung điểm của \( CD \), do đó tọa độ của \( M \) là:
\[
M = \left(\frac{\frac{a}{2} + \frac{a}{2}}{2}, \frac{\frac{a\sqrt{3}}{2} + \frac{a\sqrt{3}}{6}}{2}, \frac{0 + \frac{a\sqrt{6}}{3}}{2}\right) = \left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{4}, \frac{a\sqrt{6}}{6}\right)
\]
3. Tính vector \( \overrightarrow{AC} \) và \( \overrightarrow{BM} \):
\[
\overrightarrow{AC} = \left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right)
\]
\[
\overrightarrow{BM} = \left(\frac{a}{2} - a, \frac{a\sqrt{3}}{4}, \frac{a\sqrt{6}}{6}\right) = \left(-\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{4}, \frac{a\sqrt{6}}{6}\right)
\]
4. Tính tích vô hướng \( \overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{BM} \):
\[
\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{BM} = \frac{a}{2} \cdot \left(-\frac{a}{2}\right) + \frac{a\sqrt{3}}{2} \cdot \frac{a\sqrt{3}}{4} + 0 \cdot \frac{a\sqrt{6}}{6}
\]
\[
= -\frac{a^2}{4} + \frac{3a^2}{8} = \frac{-2a^2 + 3a^2}{8} = \frac{a^2}{8}
\]
5. Tính độ dài của \( \overrightarrow{AC} \) và \( \overrightarrow{BM} \):
\[
|\overrightarrow{AC}| = \sqrt{\left(\frac{a}{2}\right)^2 + \left(\frac{a\sqrt{3}}{2}\right)^2} = \sqrt{\frac{a^2}{4} + \frac{3a^2}{4}} = \sqrt{a^2} = a
\]
\[
|\overrightarrow{BM}| = \sqrt{\left(-\frac{a}{2}\right)^2 + \left(\frac{a\sqrt{3}}{4}\right)^2 + \left(\frac{a\sqrt{6}}{6}\right)^2}
\]
\[
= \sqrt{\frac{a^2}{4} + \frac{3a^2}{16} + \frac{6a^2}{36}} = \sqrt{\frac{9a^2}{36}} = \frac{a\sqrt{3}}{6}
\]
6. Tính \( \cos\alpha \):
\[
\cos\alpha = \frac{\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{BM}}{|\overrightarrow{AC}| \cdot |\overrightarrow{BM}|} = \frac{\frac{a^2}{8}}{a \cdot \frac{a\sqrt{3}}{6}} = \frac{\frac{a^2}{8}}{\frac{a^2\sqrt{3}}{6}} = \frac{6}{8\sqrt{3}} = \frac{3}{4\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{3}}{4}
\]
Vậy đáp án đúng là \( A.~\cos\alpha=\frac{\sqrt{3}}{4} \).
FQA.vn Nền tảng kết nối cộng đồng hỗ trợ giải bài tập học sinh trong khối K12. Sản phẩm được phát triển bởi CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ GIA ĐÌNH (FTECH CO., LTD)
Điện thoại: 1900636019
Email: info@fqa.vn
Địa chỉ: Số 21 Ngõ Giếng, Phố Đông Các, Phường Ô Chợ Dừa, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam.