Cách tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng bằng phương pháp toạ độ - Toán 12
Công thức tính góc trong không gian - Từ điển Toán 12 Cách tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng bằng phương pháp toạ độ - Toán 12
Cách tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng bằng phương pháp tọa độ
1. Công thức tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
2. Ví dụ minh hoạ
3. Bài tập vận dụng
1. Công thức tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng d có vecto chỉ phương \(\overrightarrow a = ({a_1};{a_2};{a_3})\) và mặt phẳng \((\alpha )\) có vecto pháp tuyến \(\overrightarrow n = (A;B;C)\). Kí hiệu \(\left( {d,(\alpha )} \right)\) là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng \((\alpha )\). Khi đó:
\(\sin (d,(\alpha )) = \frac{{\left| {\overrightarrow n .\overrightarrow a } \right|}}{{\left| {\overrightarrow n } \right|.\left| {\overrightarrow a } \right|}} = \frac{{\left| {{a_1}A + {a_2}B + {a_3}C} \right|}}{{\sqrt {{a_1}^2 + {a_2}^2 + {a_3}^2} .\sqrt {{A^2} + {B^2} + {C^2}} }}\).
Lưu ý:
+ \({0^o} \le (d,(\alpha )) \le {90^o}\).
+ Nếu \(d//(\alpha )\) hoặc \(d \subset (\alpha )\) thì \((d,(\alpha )) = {0^o}\).
+ \(d \bot (\alpha ) \Leftrightarrow (d,(\alpha )) = {90^o}\).

2. Ví dụ minh hoạ
Trong không gian Oxyz, tính góc giữa đường thẳng d: \(\frac{x}{{ - 1}} = \frac{y}{2} = \frac{{z - 1}}{{ - 1}}\) và mặt phẳng \((\alpha )\): \(x + y - 2z + 1 = 0\).
Giải:
Đường thẳng d có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow a = ( - 1;2; - 1)\), mặt phẳng \((\alpha )\) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n = \left( {1;1; - 2} \right)\).
Ta có: \(\sin (d,(\alpha )) = \frac{{\left| {\overrightarrow n .\overrightarrow a } \right|}}{{\left| {\overrightarrow n } \right|.\left| {\overrightarrow a } \right|}} = \frac{{\left| {( - 1).1 + 2.1( - 1).( - 2)} \right|}}{{\sqrt {{{( - 1)}^2} + {2^2} + {{( - 1)}^2}} .\sqrt {{1^2} + {1^2} + {{( - 2)}^2}} }} = \frac{1}{2}\).
Vậy \((d,(\alpha )) = {30^o}\).
3. Bài tập vận dụng
Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, tính sin góc giữa đường thẳng d: \(\left\{ \begin{array}{l}x = 1 + 2t\\y = - 1 + 3t\\z = 2 - t\end{array} \right.\) và mặt phẳng (P): 2x – y + 2z – 1 =0.

Gợi ý