Viếng Lăng Bác - Bài giảng
TOÁN 11-KNTT-BÀI 25-HAI MẶT PHẲNG VUÔNG GÓC

- 0 / 0
(Tài liệu chưa được thẩm định)
Nguồn:
Người gửi: Lê Ngọc Anh
Ngày gửi: 10h:51' 21-02-2024
Dung lượng: 4.7 MB
Số lượt tải: 1124
Nguồn:
Người gửi: Lê Ngọc Anh
Ngày gửi: 10h:51' 21-02-2024
Dung lượng: 4.7 MB
Số lượt tải: 1124
Số lượt thích:
0 người
CHÀO MỪNG CÁC EM
ĐẾN VỚI TIẾT HỌC
MÔN TOÁN!
KHỞI ĐỘNG
Hãy nêu kinh độ và vĩ độ của Bia Chủ quyền đảo Song Tử Tây thuộc xã Song Tử Tây,
huyện Trường Sa, tỉnh Khánh Hòa?
CHƯƠNG VII. QUAN HỆ VUÔNG
GÓC TRONG KHÔNG GIAN
BÀI 25. HAI MẶT PHẲNG VUÔNG GÓC
NỘI DUNG BÀI HỌC
01
Góc giữa hai mặt phẳng, hai mp vuông góc
02
03
Điều kiện để hai mặt phẳng vuông góc
04
05
Góc phẳng nhị diện.
Một số hình lăng trụ đặc biệt.
06
Hình chóp đầu và hình chóp cụt đều.
Tính chất hai mặt phẳng vuông góc.
HĐ 1
Cho hai mặt phẳng (P) và (Q). Lấy hai đường thẳng a,a' cùng vuông góc
với (P), hai đường thẳng b,b' cùng vuông góc với (Q). Tìm mối quan hệ
giữa các góc (a;b) và (a';b').
(a, b) (a ', b ')
1. GÓC GIỮA HAI MẶT PHẲNG
+ Cho hai mặt phẳng (P) và (Q). Lấy các đường thẳng
a,b tương ứng vuông góc với (P),(Q). Khi đó, góc giữa
a và b không phụ thuộc vào vị trí của a,b và được gọi
là góc giữa hai mặt phẳng (P) và (Q).
+ Hai mặt phẳng (P) và (Q) được gọi là vuông góc với
nhau nếu góc giữa chúng bằng 900.
Chú ý: Nếu là góc giữa hai mặt phẳng (P) và (Q) thì
00≤≤900.
Ví dụ 1: Cho hai mặt phẳng (P) và (Q) cắt nhau theo giao
tuyến . Lấy một điểm O bất kì thuộc đường thẳng . Gọi
m,n là các đường thẳng đi qua O, tương ứng thuộc (P),(Q)
và vuông góc với . Chứng minh rằng góc giữa (P) và (Q)
bằng góc giữa m,n.
Trong mặt phẳng chứa m,n lấy một điểm E không thuộc
các đường thẳng m,n. Gọi A,B tương ứng là hình chiếu
của E trên m,n. Khi đó vuông góc với các đường thẳng
EA,EB.
Do EAm, EA nên EA(P). Tương tự EB(Q). Do đó
góc giữa (P) và (Q) bằng góc giữa EA,EB.
Do OAE
900 OBE
nên bốn điểm O,A,E,B thuộc một
AOB và
AEB bằng nhau hoặc bù nhau,
đường tròn. Do đó
tức là (EA;EB)=(m;n). Vậy góc giữa (P) và (Q) bằng
góc giữa m và n.
Nhận xét: Cho hai mặt phẳng (P) và (Q) cắt nhau
theo giao tuyến . Lấy hai đường thẳng m,n tương
ứng thuộc (P),(Q) và cùng vuông góc với tại một
điểm O(nói cách khác, lấy một mặt phẳng vuông
góc với , cắt (P),(Q) tương ứng theo giao tuyến
m,n). Khi đó, góc giữa (P) và (Q) bằng góc giữa m
và n. Đặc biệt (P) vuông góc với (Q) khi và chỉ khi
m vuông góc với n.
Luyện tập 1: Cho hình chóp S.ABCD,
đáy ABCD là một hình chữ nhật có tâm
O, SO(ABCD). Chứng minh rằng hai
mặt phẳng (SAC) và (SBD) vuông góc
với nhau khi và chỉ khi ABCD là một
hình vuông.
Giải:
Gọi O=ACBD. Vì AOSO, BOSO và
SO=(SAC)(SBD) nên góc giữa (SAC) và (SBD) bằng
góc giữa AO và BO. Do đó (SAC)(SBD) AOBO
ABCD là hình vuông.
HĐ2: Cho mặt phẳng (P) chứa đường thẳng b
vuông góc với mặt phẳng (Q). Lấy một đường
thẳng a vuông góc với (P)(H.7.47)
a) Tính góc giữa a và b;
b) Tính góc giữa (P) và (Q).
Giải:
a) Vì a(P) và b(P) nên ab.
Vậy (a;b)=900.
b) Do a và b tương ứng vuông góc với
(P) và (Q). Do đó góc giữa (P) và (Q) bằng góc giữa a và
b và bằng 900.
2. Điều kiện hai mặt phẳng vuông góc
Định lí 1: Hai mặt phẳng vuông góc
với nhau nếu mặt phẳng này chứa một
đường thẳng vuông góc với mặt
phẳng kia.
VD 2
Cho tứ diện OABC có OA vuông góc với OB và OC.
Chứng minh rằng mặt phẳng (OAB) và (OAC) cùng vuông
góc với mặt phẳng (OBC).
Giải:
Do OA vuông góc với OB và OC nên OA(OBC),
mặt khác, các mặt phẳng (OAB), (OAC) chứa OA.
Do đó chúng cùng vuông góc với mặt phẳng
(OBC).
Luyện tập 2: Trong HĐ1 của bài 23, ta đã
nhận ra rằng đường thẳng nối các bản lề
của cửa phòng vuông góc với sàn nhà. Hãy
giải thích vì sao trong quá trình đóng-mở,
cánh cửa luôn vuông góc với sàn nhà.
Giải:
Mặt phẳng cánh cửa chứa đường thẳng
nối các bản lề. Mặt khác đường thẳng
này vuông góc với sàn nhà. Do đó mặt
phẳng chứa bản lề vuông góc với sàn
nhà.
HĐ3: Cho hai mặt phẳng (P) và (Q) vuông góc với nhau. Kẻ đường thẳng a
thuộc (P) và vuông góc với giao tuyến Δ của (P)và (Q). Gọi O là giao điểm
của a và Δ. Trong mặt phẳng (Q), gọi b là đường thẳng vuông góc với Δ tại D.
a) Tính góc giữa a và b.
b) Tìm mỗi quan hệ giữa a và (Q)
Giải:
a) Theo nhận xét ở mục 1, góc giữa (P) và (Q) bằng
góc giữa a và b. Mặt khác (P) và (Q) vuông góc với a
và b. Do đó (a;b)=900.
b) Vì a vuông góc với và b nên a vuông góc với
(Q).
3. Tính chất hai mặt phẳng vuông góc
Tính chất 1: Với hai mặt phẳng vuông góc với nhau,
bất kì đường thẳng nào nằm trong mặt hẳng này mà
vuông góc với giao tuyến cũng vuông góc với mặt
phẳng kia.
Nhận xét: Cho hai mp (P) và (Q) vuông góc với nhau. Mỗi
đường thẳng qua điểm O thuộc (P) và vuông góc với mp(Q)
thì đường thẳng đó thuộc mp(P).
HĐ4: Cho hai mặt phẳng (P) và (Q) cắt nhau theo giao tuyến a cùng
vuông góc với mặt phẳng (R). Gọi O là một điểm thuộc a và a' là
đường thẳng qua O và vuông góc với (R).
a) Hỏi a có nằm trong các mặt phẳng (P). (Q) hay không?
b) Tìm mối quan hệ giữa a và a'.
c) Tìm mối quan hệ giữa a và (R).
Giải: a) Do (P) vuông góc với (R) và đường thẳng a' đi qua O(P) vuông
góc với (R). Nên theo nhận xét ở mục 2, a' thuộc (P), tương tự a'
thuộc (Q).
b) Do a' thuộc (P) và (Q) nên a' chính là giao tuyến của (P) và (Q).
c) Do a trùng với a' nên a cũng vuông góc với (R).
Tính chất 2: Nếu hai mặt phẳng cắt nhau và cùng vuông góc với
mặt phẳng thứ ba thì giao tuyến của chúng vuông góc với mặt
phẳng thứ ba đó.
Tính chất 2: Nếu hai mặt phẳng cắt nhau và cùng
vuông góc với mặt phẳng thứ ba thì giao tuyến của
chúng vuông góc với mặt phẳng thứ ba đó.
Ví dụ 3
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật và SA(ABCD). Gọi B',
C', D' tương ứng là hình chiếu của A trên SB, SC, SD. Chứng minh rằng:
a) (SBC)(SAB); AB'(SBC); AD'(SCD).
b) Các điểm A;B';C';D' cùng thuộc một mặt phẳng.
Giải:
BC AB
a)
BC ( SAB) ( SBC ) ( SAB)
BC SA
AB ' SB
AB ' ( SBC )
AB ' BC (do BC ( SAB ) AB ')
Tương tự AD'(SCD).
Ví dụ 3
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật và SA(ABCD). Gọi B',
C', D' tương ứng là hình chiếu của A trên SB, SC, SD. Chứng minh rằng:
a) (SBC)(SAB); AB'(SBC); AD'(SCD).
b) Các điểm A;B';C';D' cùng thuộc một mặt phẳng.
Giải:
AD ' ( SCD) AD ' SC
Ta có AB'SC, AC'SC, AD'SC. Các
đường thẳng AB', AC', AD' cùng đi qua A
và vuông góc với SC nên cùng thuộc một
mặt phẳng. Do đó bốn điểm A;B';C'D'
cùng thuộc một mặt phẳng.
Luyện tập 3
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật và
SA(ABCD). Gọi B', C', D' tương ứng là hình chiếu của A
trên SB, SC, SD, chứng minh rằng:
a) Các mặt phẳng (AB'C'D') và (ABCD) cùng vuông góc
với (SAC);
b) Giao tuyển của hai mặt phẳng (AB'C'D') và (ABCD) là
đường thẳng đi qua A, nằm trong mặt phẳng (ABCD) và
vuông góc với AC.
a) Các mặt phẳng (AB'C'D') và
(ABCD) cùng vuông góc với (SAC);
Giải:
SC ( AB ' C ' D '), SC ( SAC )
( SAC ) ( AB ' C ' D ')
SA ( ABCD)
( SAC ) ( ABCD)
SA ( SAC )
b) ( AB ' C ' D ') ( ABCD)
SA ( ABCD ) SA ; SC ( AB ' C ' D ') SC
SA
AC
SC
HĐ5: Một tài liệu hướng dẫn rằng đối với ghế
bàn ăn, nên thiết kế lưng ghế tạo với mặt ghế
một góc có số đo từ 100° đến 105°. Trong
Hình 7.51, các tia Ox, Oy được vẽ tương ứng
trên mặt ghế, lưng ghế đồng thời vuông góc
với giao tuyển a của mặt ghế và lưng ghế.
a) Theo tài liệu nói trên, góc nào trong hình
nên có số đo từ 100° đến 105°?
b) Nếu thiết kế theo hướng dẫn đó thì góc
giữa mặt phẳng chứa mặt ghế và mặt phẳng
chứa lưng ghế có thể nhận số đo từ bao nhiều
đến bao nhiêu độ?
Giải: a) Góc xOy
b) Góc giữa mặt phẳng chứa mặt
ghế và mặt phẳng chứa lưng ghế
bằng góc giữa hai đường thẳng
tương ứng chứa Ox, Oy.
1050
Vì 1000 xOy
nên góc giữa hai đường thẳng
tương ứng chứa Ox, Oy có thể
nhận số đo từ 750 đến 800. Vậy góc
giữa mặt phẳng chứa mặt ghế và
mặt phẳng chứa lưng ghế có thể
nhận số đo từ 750 đến 800.
4. GÓC NHỊ DIỆN
Định nghĩa 1: Hình gồm hai nửa mặt phẳng (P), (Q) có chung bờ a được
gọi là một góc nhị diện, kí hiệu [P;a;Q]. Đường thẳng a và các nửa mặt
phẳng (P), (Q) tương ứng được gọi là các mặt phẳng của góc nhị diện đó.
Định nghĩa 2: Từ một điểm O bất kì thuộc cạnh a của góc nhị diện
[P;a;Q], vẽ các tia Ox, Oy tương ứng thuộc (P), (Q) và vuông góc với a.
Góc xOy được gọi là một góc phẳng của góc nhị diện [P;a;Q] (gọi tắt là
góc phẳng nhị diện). Số đo của góc xOy không phụ thuộc vào vị trí của O
trên a, được gọi là số đo của góc nhị diện [P;a;Q].
VD4: Cho hình chóp S.ABCD có SA(ABCD), đáy ABCD là
1
hình thoi có cạnh bằng a, AC a, SA a. Gọi O là giao điểm
2
của hai đường chéo hình thoi ABCD, và H là hình chiếu của
O trên SC.
a) Tính số đo của các góc nhị diện
[B;SA;D]; [S;BD;A]; [S;BD;C].
b) Cmr BHD
là một góc phẳng của góc
nhị diện [B;SC;D].
Giải:
a) Vì SA(ABCD) nên AB và AD cùng vuông góc với SA.
Vậy BAD
là góc phẳng của góc nhị diện [B;SA;D].
Hình thoi ABCD có cạnh bằng a và AC=a nên các tam
1200.
giác ABC;ACD đều. Do đó BAD
Vậy số đo của góc nhị diện [B;SA;D] bằng 1200.
Vì BDAC và BDSA nên BD(SAC), vậy AC và SO
vuông góc với BD. Suy ra
AOS là một góc phẳng của góc
là một góc phẳng của góc nhị
nhị diện [S;BD;A] và COS
diện [S;BD;C].
1
Ta giác SAO vuông tại A và có SA a AO nên
2
0
0
AOS 45 COS 180 AOS 1350.
Vậy các góc nhị diện [S;BD;A], [S;BD;C] tương ứng có số
đo là 450; 1350.
b) Cmr BHD
là một góc phẳng của góc nhị diện [B;SC;D].
Theo chứng minh trên BD(SAC) nên BDSC. Mặt khác
OHSC nên SC(BOD). Do đó BHD
là một góc phẳng của
góc nhị diện [B;SC;D].
Luyện tập 4: Cho hình chóp S.ABC có SA⊥(ABC),
a
0
. Gọi M là trung điểm của BC.
AB=AC=a, BAC 120 , SA
2 3
a) Chứng minh rằng SMA là một góc
phẳng của góc nhị diện [S,BC,A].
b) Tính số đo của góc nhị diện [S,BC,A].
Giải:
a) AMBC; SMBC SMA
là một góc phẳng nhị diện [S;BC;A].
a
SA
1
b) AM tan SMA
2
AM
3
300
SMA
Vận dụng 1: Trong cửa sổ ở Hình 7.56, cánh và khung cửa là các
nửa hình tròn có đường kính 80 cm, bản lề được đính ở điểm chính
giữa O của các cung tròn khung và cánh cửa. Khi cửa mở, đường
kính của khung và đường kính của cánh song song với nhau và
cách nhau một khoảng d; khi cửa đóng, hai đường kính đó trùng
nhau. Hãy tính số đo của góc nhị diện có hai nửa mặt phẳng tương
ứng chứa cánh, khung cửa khi d = 40 cm.
Giải:
Gọi I, J lần lượt là tâm của nửa hình tròn khung
cửa và nửa hình tròn cánh cửa. Khi cửa mở,
đường kính của khung và đường kính của cánh
song song với nhau, do đó chúng cũng song song
với giao tuyến m (qua O) của hai mặt phẳng tương
ứng chứa khung và cánh cửa.
Vì O là điểm chính giữa của các cung tròn khung cửa
và cánh cửa nên OI vuông góc với đường kính khung
cửa, OJ vuông góc với đường kính cánh cửa. Vậy OI,
là một góc phẳng
OJ cùng vuông góc với m. Do đó
nhị diện của góc nhị diện có hai nửa mặt phẳng
tương ứng chứa cánh và khung cửa.
Vì m ⊥ OI, m ⊥ OJ nên m ⊥ (OIJ) ⇒ m ⊥ IJ.
Vậy IJ cũng vuông góc với các đường kính cánh cửa
và khung cửa. Do đó IJ=40cm.
Mặt khác OI=OJ=80:2=40cm, suy ra tam giác OIJ đều và
Vậy để khoảng cách d giữa đường kính cánh cửa và đường kính khung
cửa bằng 40 cm thì góc nhị diện có hai nửa mặt phẳng tương ứng chứa
cánh và khung cửa có số đo là 60°.
HĐ6: Các mặt bên của lăng trụ đứng là các hình gì và các
mặt bên đó có vuông góc với mặt đáy không? Vì sao?
Giải:
Hình lăng trụ có các mặt bên là hình bình hành.
Mặt khác, hình lăng trụ đứng có các cạnh bên vuông góc với
mặt đáy. Do đó hình lăng trụ đứng có các mặt bên là các hình
chữ nhật.
Vì các cạnh bên vuông góc với đáy nên mặt bên cũng vuông
góc với mặt đáy.
HĐ7: Các mặt bên của hình lăng trụ đều có phải là các hình
chữ nhật có cùng kích thước hay không? Vì sao?
Giải:
Hình lăng trụ đều trước hết là hình lăng trụ đứng nên các
mặt bên của nó là các hình chữ nhật.
Mặt khác, các cạnh đáy của lăng trụ đều bằng nhau và các
cạnh bên của một lăng trụ luôn bằng nhau. Do đó các mặt
bên của hình lăng trụ đều là các hình chữ nhật có cùng
kích thước.
HĐ8: Trong 6 mặt của hình hộp đứng, có ít nhất bao nhiêu
mặt là hình chữ nhật? Vì sao?
Giải:
Hình hộp đứng là một trường hợp đặc biệt của hình lăng trụ
đứng, có 4 mặt bên là các hình chữ nhật, còn hai đáy là hai
hình bình hành. Do đó hình hộp đứng có ít nhất 4 mặt là
hình chữ nhật, đó là các mặt bên.
HĐ9: a) Hình hộp chữ nhật có bao nhiêu mặt là hình chữ
nhật? Vì sao?
b) Các đường chéo của hình hộp chữ nhật có bằng nhau
và cắt nhau tại trung điểm mỗi đường hay không? Vì sao?
Giải:
a) Hình hộp chữ nhật là hình hộp đứng nên nó có các mặt
bên là các hình chữ nhật. Hơn nữa, hai đáy của hình hộp
chữ nhật là hai hình chữ nhật. Do đó hình hộp chữ nhật có
6 mặt là hình chữ nhật.
b) Các đường chéo của hình hộp chữ nhật có bằng nhau và
cắt nhau tại trung điểm mỗi đường. Bởi vì, cứ hai đường chéo
bất kì của hình hộp chữ nhật đều xác định nằm trong một hình
chữ nhật và là hai đường chéo của hình chữ nhật đó.
HĐ10 : Các mặt của một hình lập phương là các hình gì? Vì
sao?
Giải:
Hình lập phương trước hết là hình hộp chữ nhật nên các
mặt đều là hình chữ nhật.
Hơn nữa, nó có tất cả các cạnh bằng nhau nên các mặt là
hình vuông.
Vậy các mặt của hình lập phương là hình vuông.
5. Một số hình lăng trụ đặc biệt
a) Hình lăng trụ đứng
Định nghĩa 3: Hình lăng trụ đứng là hình lăng
trụ có các cạnh bên vuông góc với mặt đáy.
Tính chất 3: Hình lăng trụ đứng có các mặt bên là các
hình chữ nhật và vuông góc với mặt đáy.
b) Hình lăng trụ đều:
Định nghĩa 4: Hình lăng đều là hình lăng trụ
đứng có đáy là đa giác đều.
Tính chất 4: Hình lăng trụ đều có các mặt bên là
các hình chữ nhật có cùng kích thước.
c) Hình hộp đứng:
Định nghĩa 5: Hình hộp đứng là hình lăng trụ đứng
có đáy là hình bình hành.
Tính chất 5: Hình hộp đứng có các mặt bên là hình chữ nhật.
d) Hình hộp chữ nhật:
Định nghĩa 6: Hình hộp chữ nhật là hình hộp đứng
có đáy là hình chữ nhật.
Tính chất 6: Hình hộp đứng có các mặt bên là hình chữ nhật.
e) Hình lập phương
Định nghĩa 7: Hình lập phương là hình hộp
chữ nhật có tất cả các cạnh bằng nhau.
Tính chất 7: Hình lập phương có các mặt là các hình vuông.
Chú ý: Khi đáy của hình lăng trụ đứng(đều) là tam giác, tứ
giác, ngũ giác,… đôi khi ta cũng tương ứng gọi rõ là hình
lăng trụ đứng(đều) tam giác, tứ giác ngũ giác,…
Ví dụ 6: Cho hình lập phương
ABCD.A'B'C'D'. Chứng minh rằng
A'BD là tam giác đều.
Giải:
Gọi a là độ dài các cạnh của
hình lập phương. Do các mặt
của hình lập phương là các hình
vuông nên:
A ' D AA '2 AD 2 a 2; BD AB 2 AD 2 a 2;
A ' B AA '2 AB 2 a 2.
A'BD có ba cạnh bằng nhau nên là tam giác đều.
Vận dụng 2: Từ một tấm tôn hình chữ nhật, tại 4 góc bác Hùng cắt bỏ đi
4 hình vuông có cùng kích thước và sau đó hàn gắn các mép tại các góc
như Hình 7.65. Giải thích vì sao bằng cách đó, bác Hùng nhận được
chiếc thùng không nắp có dạng hình hộp chữ nhật.
Giải: Chiếc thùng có đáy và các mặt bên là các hình chữ nhật. Do đó
miệng thùng cũng là hình chữ nhật (có các cạnh tương ứng song song
và bằng cạnh đáy) thuộc mặt phẳng song song với đáy.
Vì các cạnh bên song song với nhau nên thùng là một hình lăng trụ.
Mặt khác, mỗi cạnh bên của thùng đều vuông góc với đáy (vì nó vuông
góc với hai cạnh kề của đáy). Do đó thùng là lăng trụ đứng, hơn nữa,
có đáy là hình chữ nhật nên thùng có dạng hình hộp chữ nhật.
HĐ11: Tháp lớn tại Bảo tàng Louvre ở Paris
(H.7.66) (với kết cấu kinh và kim loại) có
dạng hình chóp với đây là hình vuông có
cạnh bằng 34 m, các cạnh bên bằng nhau và
có độ dài xấp xỉ 32,3 m (theo Wikipedia.org).
Giải thích vì sao hình chiếu của đỉnh trên đây
là tâm của đáy tháp.
Giải:
Giả sử tháp có dạng hình chóp S.ABCD với đáy là hình vuông và có
các cạnh bên bằng nhau. Gọi O là hình chiếu vuông góc của S trên
mặt đáy. Do SA=SB=SC=SD nên áp dụng định lý Pitago cho các tam
giác vuông SOA, SOB, SOC, SOD ta nhận được OA=OB=OC=OD. Do
đó O là tâm đường tròn ngoại tiếp hình vuông ABCD. Tức O là tâm
hình vuông ABCD.
6. Hình chóp đều và hình chóp cụt đều
Định nghĩa 8: Hình chóp đều là hình chóp có đáy là đa
giác đều và có các cạnh bên bằng nhau.
HĐ12: Cho hình chóp S.A1A2…An. Gọi O là hình chiếu của S trên mặt
phẳng (A1A2…An).
a) Trong trường hợp hình chóp đã cho là đều, vị trí của điểm O có gì
đặc biệt đối với tam giác đều A1A2…An?
b) Nếu đa giác A1A2…An là đều và O là tâm của đa giác đó thì hình
chóp đã cho có gì đặc biệt?
Giải:
a) Do hình chóp là đều nên SA1=…=SAn. Từ đó áp dụng định lí Pi ta go
ta suy ra OA1=…=OAn. Do đó O là tâm của đa giác A1A2…An.
b) Do đa giác A1A2…An và O cách đều các đỉnh của đa giác đó nên áp
dụng định lí Pi ta go, ta suy ra SA1=…=SAn . Vậy hình chóp đã cho là
hình chóp đều.
Tính chất 8: Một hình chóp là đều khi và chỉ khi đáy của nó là một
hình đa giác đều và hình chiếu của đỉnh trên mặt phẳng đáy là tâm
của đáy.
Luyện tập 5: Cho hình chóp tam giác đều S.ABC, cạnh
5
a
đáy bằng a, cạnh bên bằng 12 . Tính số đo của góc nhị
diện [S, BC, A].
Giải:
Gọi M là trung điểm của BC .
SM BC
góc nhị diện [S;BC;A] là SMH
AM BC
a 3
a 3
,
, HM
Ta tính được AM
6
2
a
1
SM
cos SMH SMH
450
6
2
HĐ13: Cho hình chóp đều S. A1A2…An. Một mặt phẳng không đi qua S
và song song với mặt phẳng đáy, cắt các cạnh SA1, SA2,…SAn, tương
ứng tại B1,B2,…,Bn.
a) Giải thích vì sao S.B1B2…Bn là một hình chóp đều.
b) Gọi H là tâm của đa giác A1A2…An. Chứng minh rằng đường thẳng
SH đi qua tâm K của đa giác đều B1,B2,…,Bn và HK vuông góc với các
mặt phẳng (A1A2…An), (B1B2…Bn).
Giải: a) Các đa giác A1A2…An và B1B2…Bn có các cạnh tương ứng song
Bn B1
B1 B2
SBnn
SB1
...
.
song. Áp dụng định lí thalet ta có
suy ra
...
SA1
SAnn
A1 A2
An A1
Từ đó vì đa giác A1A2…An đều nên đa giác B1B2…Bn đều và do
SA1=…=SAn nên SB1=…=SBn. Vậy S.B1B2…Bn là hình chóp đều.
b) Vì H là tâm của đáy A1A2…An và hình chóp S.A1A2…An là đều nên SH
vuông góc với mặt phẳng (A1A2…An) .
Do hai mặt phẳng (A1A2…An ) và (B1B2…Bn ) song song với nhau nên SH
vuông góc với mặt phẳng (B1B2…Bn ).
Hơn nữa vì hình chóp S.B1B2…Bn đều nên giao của SH và (B1B2…Bn) là
tâm
đáycụt
B1Bđều
2…Bn.
Hìnhcủa
chóp
Bài 7.16: Cho hình chóp S.ABC có SA⊥(ABC). Gọi H
là hình chiếu của A trên BC.
a) Chứng minh rằng (SAB)⊥(ABC) và (SAH)⊥(SBC).
a 3
0
ABC
30
,
AC
a
,
SA
.
b) Giả sử tam giác ABC vuông tại A,
2
Tính số đo nhị diện [S; BC; A]
Giải:
a) SA(ABC)(SAB)(ABC).
Vì BCAH,BCSABC(SAH)
(SBC)(SAH).
a 3
450
b) AH
SHA
2
ĐẾN VỚI TIẾT HỌC
MÔN TOÁN!
KHỞI ĐỘNG
Hãy nêu kinh độ và vĩ độ của Bia Chủ quyền đảo Song Tử Tây thuộc xã Song Tử Tây,
huyện Trường Sa, tỉnh Khánh Hòa?
CHƯƠNG VII. QUAN HỆ VUÔNG
GÓC TRONG KHÔNG GIAN
BÀI 25. HAI MẶT PHẲNG VUÔNG GÓC
NỘI DUNG BÀI HỌC
01
Góc giữa hai mặt phẳng, hai mp vuông góc
02
03
Điều kiện để hai mặt phẳng vuông góc
04
05
Góc phẳng nhị diện.
Một số hình lăng trụ đặc biệt.
06
Hình chóp đầu và hình chóp cụt đều.
Tính chất hai mặt phẳng vuông góc.
HĐ 1
Cho hai mặt phẳng (P) và (Q). Lấy hai đường thẳng a,a' cùng vuông góc
với (P), hai đường thẳng b,b' cùng vuông góc với (Q). Tìm mối quan hệ
giữa các góc (a;b) và (a';b').
(a, b) (a ', b ')
1. GÓC GIỮA HAI MẶT PHẲNG
+ Cho hai mặt phẳng (P) và (Q). Lấy các đường thẳng
a,b tương ứng vuông góc với (P),(Q). Khi đó, góc giữa
a và b không phụ thuộc vào vị trí của a,b và được gọi
là góc giữa hai mặt phẳng (P) và (Q).
+ Hai mặt phẳng (P) và (Q) được gọi là vuông góc với
nhau nếu góc giữa chúng bằng 900.
Chú ý: Nếu là góc giữa hai mặt phẳng (P) và (Q) thì
00≤≤900.
Ví dụ 1: Cho hai mặt phẳng (P) và (Q) cắt nhau theo giao
tuyến . Lấy một điểm O bất kì thuộc đường thẳng . Gọi
m,n là các đường thẳng đi qua O, tương ứng thuộc (P),(Q)
và vuông góc với . Chứng minh rằng góc giữa (P) và (Q)
bằng góc giữa m,n.
Trong mặt phẳng chứa m,n lấy một điểm E không thuộc
các đường thẳng m,n. Gọi A,B tương ứng là hình chiếu
của E trên m,n. Khi đó vuông góc với các đường thẳng
EA,EB.
Do EAm, EA nên EA(P). Tương tự EB(Q). Do đó
góc giữa (P) và (Q) bằng góc giữa EA,EB.
Do OAE
900 OBE
nên bốn điểm O,A,E,B thuộc một
AOB và
AEB bằng nhau hoặc bù nhau,
đường tròn. Do đó
tức là (EA;EB)=(m;n). Vậy góc giữa (P) và (Q) bằng
góc giữa m và n.
Nhận xét: Cho hai mặt phẳng (P) và (Q) cắt nhau
theo giao tuyến . Lấy hai đường thẳng m,n tương
ứng thuộc (P),(Q) và cùng vuông góc với tại một
điểm O(nói cách khác, lấy một mặt phẳng vuông
góc với , cắt (P),(Q) tương ứng theo giao tuyến
m,n). Khi đó, góc giữa (P) và (Q) bằng góc giữa m
và n. Đặc biệt (P) vuông góc với (Q) khi và chỉ khi
m vuông góc với n.
Luyện tập 1: Cho hình chóp S.ABCD,
đáy ABCD là một hình chữ nhật có tâm
O, SO(ABCD). Chứng minh rằng hai
mặt phẳng (SAC) và (SBD) vuông góc
với nhau khi và chỉ khi ABCD là một
hình vuông.
Giải:
Gọi O=ACBD. Vì AOSO, BOSO và
SO=(SAC)(SBD) nên góc giữa (SAC) và (SBD) bằng
góc giữa AO và BO. Do đó (SAC)(SBD) AOBO
ABCD là hình vuông.
HĐ2: Cho mặt phẳng (P) chứa đường thẳng b
vuông góc với mặt phẳng (Q). Lấy một đường
thẳng a vuông góc với (P)(H.7.47)
a) Tính góc giữa a và b;
b) Tính góc giữa (P) và (Q).
Giải:
a) Vì a(P) và b(P) nên ab.
Vậy (a;b)=900.
b) Do a và b tương ứng vuông góc với
(P) và (Q). Do đó góc giữa (P) và (Q) bằng góc giữa a và
b và bằng 900.
2. Điều kiện hai mặt phẳng vuông góc
Định lí 1: Hai mặt phẳng vuông góc
với nhau nếu mặt phẳng này chứa một
đường thẳng vuông góc với mặt
phẳng kia.
VD 2
Cho tứ diện OABC có OA vuông góc với OB và OC.
Chứng minh rằng mặt phẳng (OAB) và (OAC) cùng vuông
góc với mặt phẳng (OBC).
Giải:
Do OA vuông góc với OB và OC nên OA(OBC),
mặt khác, các mặt phẳng (OAB), (OAC) chứa OA.
Do đó chúng cùng vuông góc với mặt phẳng
(OBC).
Luyện tập 2: Trong HĐ1 của bài 23, ta đã
nhận ra rằng đường thẳng nối các bản lề
của cửa phòng vuông góc với sàn nhà. Hãy
giải thích vì sao trong quá trình đóng-mở,
cánh cửa luôn vuông góc với sàn nhà.
Giải:
Mặt phẳng cánh cửa chứa đường thẳng
nối các bản lề. Mặt khác đường thẳng
này vuông góc với sàn nhà. Do đó mặt
phẳng chứa bản lề vuông góc với sàn
nhà.
HĐ3: Cho hai mặt phẳng (P) và (Q) vuông góc với nhau. Kẻ đường thẳng a
thuộc (P) và vuông góc với giao tuyến Δ của (P)và (Q). Gọi O là giao điểm
của a và Δ. Trong mặt phẳng (Q), gọi b là đường thẳng vuông góc với Δ tại D.
a) Tính góc giữa a và b.
b) Tìm mỗi quan hệ giữa a và (Q)
Giải:
a) Theo nhận xét ở mục 1, góc giữa (P) và (Q) bằng
góc giữa a và b. Mặt khác (P) và (Q) vuông góc với a
và b. Do đó (a;b)=900.
b) Vì a vuông góc với và b nên a vuông góc với
(Q).
3. Tính chất hai mặt phẳng vuông góc
Tính chất 1: Với hai mặt phẳng vuông góc với nhau,
bất kì đường thẳng nào nằm trong mặt hẳng này mà
vuông góc với giao tuyến cũng vuông góc với mặt
phẳng kia.
Nhận xét: Cho hai mp (P) và (Q) vuông góc với nhau. Mỗi
đường thẳng qua điểm O thuộc (P) và vuông góc với mp(Q)
thì đường thẳng đó thuộc mp(P).
HĐ4: Cho hai mặt phẳng (P) và (Q) cắt nhau theo giao tuyến a cùng
vuông góc với mặt phẳng (R). Gọi O là một điểm thuộc a và a' là
đường thẳng qua O và vuông góc với (R).
a) Hỏi a có nằm trong các mặt phẳng (P). (Q) hay không?
b) Tìm mối quan hệ giữa a và a'.
c) Tìm mối quan hệ giữa a và (R).
Giải: a) Do (P) vuông góc với (R) và đường thẳng a' đi qua O(P) vuông
góc với (R). Nên theo nhận xét ở mục 2, a' thuộc (P), tương tự a'
thuộc (Q).
b) Do a' thuộc (P) và (Q) nên a' chính là giao tuyến của (P) và (Q).
c) Do a trùng với a' nên a cũng vuông góc với (R).
Tính chất 2: Nếu hai mặt phẳng cắt nhau và cùng vuông góc với
mặt phẳng thứ ba thì giao tuyến của chúng vuông góc với mặt
phẳng thứ ba đó.
Tính chất 2: Nếu hai mặt phẳng cắt nhau và cùng
vuông góc với mặt phẳng thứ ba thì giao tuyến của
chúng vuông góc với mặt phẳng thứ ba đó.
Ví dụ 3
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật và SA(ABCD). Gọi B',
C', D' tương ứng là hình chiếu của A trên SB, SC, SD. Chứng minh rằng:
a) (SBC)(SAB); AB'(SBC); AD'(SCD).
b) Các điểm A;B';C';D' cùng thuộc một mặt phẳng.
Giải:
BC AB
a)
BC ( SAB) ( SBC ) ( SAB)
BC SA
AB ' SB
AB ' ( SBC )
AB ' BC (do BC ( SAB ) AB ')
Tương tự AD'(SCD).
Ví dụ 3
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật và SA(ABCD). Gọi B',
C', D' tương ứng là hình chiếu của A trên SB, SC, SD. Chứng minh rằng:
a) (SBC)(SAB); AB'(SBC); AD'(SCD).
b) Các điểm A;B';C';D' cùng thuộc một mặt phẳng.
Giải:
AD ' ( SCD) AD ' SC
Ta có AB'SC, AC'SC, AD'SC. Các
đường thẳng AB', AC', AD' cùng đi qua A
và vuông góc với SC nên cùng thuộc một
mặt phẳng. Do đó bốn điểm A;B';C'D'
cùng thuộc một mặt phẳng.
Luyện tập 3
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật và
SA(ABCD). Gọi B', C', D' tương ứng là hình chiếu của A
trên SB, SC, SD, chứng minh rằng:
a) Các mặt phẳng (AB'C'D') và (ABCD) cùng vuông góc
với (SAC);
b) Giao tuyển của hai mặt phẳng (AB'C'D') và (ABCD) là
đường thẳng đi qua A, nằm trong mặt phẳng (ABCD) và
vuông góc với AC.
a) Các mặt phẳng (AB'C'D') và
(ABCD) cùng vuông góc với (SAC);
Giải:
SC ( AB ' C ' D '), SC ( SAC )
( SAC ) ( AB ' C ' D ')
SA ( ABCD)
( SAC ) ( ABCD)
SA ( SAC )
b) ( AB ' C ' D ') ( ABCD)
SA ( ABCD ) SA ; SC ( AB ' C ' D ') SC
SA
AC
SC
HĐ5: Một tài liệu hướng dẫn rằng đối với ghế
bàn ăn, nên thiết kế lưng ghế tạo với mặt ghế
một góc có số đo từ 100° đến 105°. Trong
Hình 7.51, các tia Ox, Oy được vẽ tương ứng
trên mặt ghế, lưng ghế đồng thời vuông góc
với giao tuyển a của mặt ghế và lưng ghế.
a) Theo tài liệu nói trên, góc nào trong hình
nên có số đo từ 100° đến 105°?
b) Nếu thiết kế theo hướng dẫn đó thì góc
giữa mặt phẳng chứa mặt ghế và mặt phẳng
chứa lưng ghế có thể nhận số đo từ bao nhiều
đến bao nhiêu độ?
Giải: a) Góc xOy
b) Góc giữa mặt phẳng chứa mặt
ghế và mặt phẳng chứa lưng ghế
bằng góc giữa hai đường thẳng
tương ứng chứa Ox, Oy.
1050
Vì 1000 xOy
nên góc giữa hai đường thẳng
tương ứng chứa Ox, Oy có thể
nhận số đo từ 750 đến 800. Vậy góc
giữa mặt phẳng chứa mặt ghế và
mặt phẳng chứa lưng ghế có thể
nhận số đo từ 750 đến 800.
4. GÓC NHỊ DIỆN
Định nghĩa 1: Hình gồm hai nửa mặt phẳng (P), (Q) có chung bờ a được
gọi là một góc nhị diện, kí hiệu [P;a;Q]. Đường thẳng a và các nửa mặt
phẳng (P), (Q) tương ứng được gọi là các mặt phẳng của góc nhị diện đó.
Định nghĩa 2: Từ một điểm O bất kì thuộc cạnh a của góc nhị diện
[P;a;Q], vẽ các tia Ox, Oy tương ứng thuộc (P), (Q) và vuông góc với a.
Góc xOy được gọi là một góc phẳng của góc nhị diện [P;a;Q] (gọi tắt là
góc phẳng nhị diện). Số đo của góc xOy không phụ thuộc vào vị trí của O
trên a, được gọi là số đo của góc nhị diện [P;a;Q].
VD4: Cho hình chóp S.ABCD có SA(ABCD), đáy ABCD là
1
hình thoi có cạnh bằng a, AC a, SA a. Gọi O là giao điểm
2
của hai đường chéo hình thoi ABCD, và H là hình chiếu của
O trên SC.
a) Tính số đo của các góc nhị diện
[B;SA;D]; [S;BD;A]; [S;BD;C].
b) Cmr BHD
là một góc phẳng của góc
nhị diện [B;SC;D].
Giải:
a) Vì SA(ABCD) nên AB và AD cùng vuông góc với SA.
Vậy BAD
là góc phẳng của góc nhị diện [B;SA;D].
Hình thoi ABCD có cạnh bằng a và AC=a nên các tam
1200.
giác ABC;ACD đều. Do đó BAD
Vậy số đo của góc nhị diện [B;SA;D] bằng 1200.
Vì BDAC và BDSA nên BD(SAC), vậy AC và SO
vuông góc với BD. Suy ra
AOS là một góc phẳng của góc
là một góc phẳng của góc nhị
nhị diện [S;BD;A] và COS
diện [S;BD;C].
1
Ta giác SAO vuông tại A và có SA a AO nên
2
0
0
AOS 45 COS 180 AOS 1350.
Vậy các góc nhị diện [S;BD;A], [S;BD;C] tương ứng có số
đo là 450; 1350.
b) Cmr BHD
là một góc phẳng của góc nhị diện [B;SC;D].
Theo chứng minh trên BD(SAC) nên BDSC. Mặt khác
OHSC nên SC(BOD). Do đó BHD
là một góc phẳng của
góc nhị diện [B;SC;D].
Luyện tập 4: Cho hình chóp S.ABC có SA⊥(ABC),
a
0
. Gọi M là trung điểm của BC.
AB=AC=a, BAC 120 , SA
2 3
a) Chứng minh rằng SMA là một góc
phẳng của góc nhị diện [S,BC,A].
b) Tính số đo của góc nhị diện [S,BC,A].
Giải:
a) AMBC; SMBC SMA
là một góc phẳng nhị diện [S;BC;A].
a
SA
1
b) AM tan SMA
2
AM
3
300
SMA
Vận dụng 1: Trong cửa sổ ở Hình 7.56, cánh và khung cửa là các
nửa hình tròn có đường kính 80 cm, bản lề được đính ở điểm chính
giữa O của các cung tròn khung và cánh cửa. Khi cửa mở, đường
kính của khung và đường kính của cánh song song với nhau và
cách nhau một khoảng d; khi cửa đóng, hai đường kính đó trùng
nhau. Hãy tính số đo của góc nhị diện có hai nửa mặt phẳng tương
ứng chứa cánh, khung cửa khi d = 40 cm.
Giải:
Gọi I, J lần lượt là tâm của nửa hình tròn khung
cửa và nửa hình tròn cánh cửa. Khi cửa mở,
đường kính của khung và đường kính của cánh
song song với nhau, do đó chúng cũng song song
với giao tuyến m (qua O) của hai mặt phẳng tương
ứng chứa khung và cánh cửa.
Vì O là điểm chính giữa của các cung tròn khung cửa
và cánh cửa nên OI vuông góc với đường kính khung
cửa, OJ vuông góc với đường kính cánh cửa. Vậy OI,
là một góc phẳng
OJ cùng vuông góc với m. Do đó
nhị diện của góc nhị diện có hai nửa mặt phẳng
tương ứng chứa cánh và khung cửa.
Vì m ⊥ OI, m ⊥ OJ nên m ⊥ (OIJ) ⇒ m ⊥ IJ.
Vậy IJ cũng vuông góc với các đường kính cánh cửa
và khung cửa. Do đó IJ=40cm.
Mặt khác OI=OJ=80:2=40cm, suy ra tam giác OIJ đều và
Vậy để khoảng cách d giữa đường kính cánh cửa và đường kính khung
cửa bằng 40 cm thì góc nhị diện có hai nửa mặt phẳng tương ứng chứa
cánh và khung cửa có số đo là 60°.
HĐ6: Các mặt bên của lăng trụ đứng là các hình gì và các
mặt bên đó có vuông góc với mặt đáy không? Vì sao?
Giải:
Hình lăng trụ có các mặt bên là hình bình hành.
Mặt khác, hình lăng trụ đứng có các cạnh bên vuông góc với
mặt đáy. Do đó hình lăng trụ đứng có các mặt bên là các hình
chữ nhật.
Vì các cạnh bên vuông góc với đáy nên mặt bên cũng vuông
góc với mặt đáy.
HĐ7: Các mặt bên của hình lăng trụ đều có phải là các hình
chữ nhật có cùng kích thước hay không? Vì sao?
Giải:
Hình lăng trụ đều trước hết là hình lăng trụ đứng nên các
mặt bên của nó là các hình chữ nhật.
Mặt khác, các cạnh đáy của lăng trụ đều bằng nhau và các
cạnh bên của một lăng trụ luôn bằng nhau. Do đó các mặt
bên của hình lăng trụ đều là các hình chữ nhật có cùng
kích thước.
HĐ8: Trong 6 mặt của hình hộp đứng, có ít nhất bao nhiêu
mặt là hình chữ nhật? Vì sao?
Giải:
Hình hộp đứng là một trường hợp đặc biệt của hình lăng trụ
đứng, có 4 mặt bên là các hình chữ nhật, còn hai đáy là hai
hình bình hành. Do đó hình hộp đứng có ít nhất 4 mặt là
hình chữ nhật, đó là các mặt bên.
HĐ9: a) Hình hộp chữ nhật có bao nhiêu mặt là hình chữ
nhật? Vì sao?
b) Các đường chéo của hình hộp chữ nhật có bằng nhau
và cắt nhau tại trung điểm mỗi đường hay không? Vì sao?
Giải:
a) Hình hộp chữ nhật là hình hộp đứng nên nó có các mặt
bên là các hình chữ nhật. Hơn nữa, hai đáy của hình hộp
chữ nhật là hai hình chữ nhật. Do đó hình hộp chữ nhật có
6 mặt là hình chữ nhật.
b) Các đường chéo của hình hộp chữ nhật có bằng nhau và
cắt nhau tại trung điểm mỗi đường. Bởi vì, cứ hai đường chéo
bất kì của hình hộp chữ nhật đều xác định nằm trong một hình
chữ nhật và là hai đường chéo của hình chữ nhật đó.
HĐ10 : Các mặt của một hình lập phương là các hình gì? Vì
sao?
Giải:
Hình lập phương trước hết là hình hộp chữ nhật nên các
mặt đều là hình chữ nhật.
Hơn nữa, nó có tất cả các cạnh bằng nhau nên các mặt là
hình vuông.
Vậy các mặt của hình lập phương là hình vuông.
5. Một số hình lăng trụ đặc biệt
a) Hình lăng trụ đứng
Định nghĩa 3: Hình lăng trụ đứng là hình lăng
trụ có các cạnh bên vuông góc với mặt đáy.
Tính chất 3: Hình lăng trụ đứng có các mặt bên là các
hình chữ nhật và vuông góc với mặt đáy.
b) Hình lăng trụ đều:
Định nghĩa 4: Hình lăng đều là hình lăng trụ
đứng có đáy là đa giác đều.
Tính chất 4: Hình lăng trụ đều có các mặt bên là
các hình chữ nhật có cùng kích thước.
c) Hình hộp đứng:
Định nghĩa 5: Hình hộp đứng là hình lăng trụ đứng
có đáy là hình bình hành.
Tính chất 5: Hình hộp đứng có các mặt bên là hình chữ nhật.
d) Hình hộp chữ nhật:
Định nghĩa 6: Hình hộp chữ nhật là hình hộp đứng
có đáy là hình chữ nhật.
Tính chất 6: Hình hộp đứng có các mặt bên là hình chữ nhật.
e) Hình lập phương
Định nghĩa 7: Hình lập phương là hình hộp
chữ nhật có tất cả các cạnh bằng nhau.
Tính chất 7: Hình lập phương có các mặt là các hình vuông.
Chú ý: Khi đáy của hình lăng trụ đứng(đều) là tam giác, tứ
giác, ngũ giác,… đôi khi ta cũng tương ứng gọi rõ là hình
lăng trụ đứng(đều) tam giác, tứ giác ngũ giác,…
Ví dụ 6: Cho hình lập phương
ABCD.A'B'C'D'. Chứng minh rằng
A'BD là tam giác đều.
Giải:
Gọi a là độ dài các cạnh của
hình lập phương. Do các mặt
của hình lập phương là các hình
vuông nên:
A ' D AA '2 AD 2 a 2; BD AB 2 AD 2 a 2;
A ' B AA '2 AB 2 a 2.
A'BD có ba cạnh bằng nhau nên là tam giác đều.
Vận dụng 2: Từ một tấm tôn hình chữ nhật, tại 4 góc bác Hùng cắt bỏ đi
4 hình vuông có cùng kích thước và sau đó hàn gắn các mép tại các góc
như Hình 7.65. Giải thích vì sao bằng cách đó, bác Hùng nhận được
chiếc thùng không nắp có dạng hình hộp chữ nhật.
Giải: Chiếc thùng có đáy và các mặt bên là các hình chữ nhật. Do đó
miệng thùng cũng là hình chữ nhật (có các cạnh tương ứng song song
và bằng cạnh đáy) thuộc mặt phẳng song song với đáy.
Vì các cạnh bên song song với nhau nên thùng là một hình lăng trụ.
Mặt khác, mỗi cạnh bên của thùng đều vuông góc với đáy (vì nó vuông
góc với hai cạnh kề của đáy). Do đó thùng là lăng trụ đứng, hơn nữa,
có đáy là hình chữ nhật nên thùng có dạng hình hộp chữ nhật.
HĐ11: Tháp lớn tại Bảo tàng Louvre ở Paris
(H.7.66) (với kết cấu kinh và kim loại) có
dạng hình chóp với đây là hình vuông có
cạnh bằng 34 m, các cạnh bên bằng nhau và
có độ dài xấp xỉ 32,3 m (theo Wikipedia.org).
Giải thích vì sao hình chiếu của đỉnh trên đây
là tâm của đáy tháp.
Giải:
Giả sử tháp có dạng hình chóp S.ABCD với đáy là hình vuông và có
các cạnh bên bằng nhau. Gọi O là hình chiếu vuông góc của S trên
mặt đáy. Do SA=SB=SC=SD nên áp dụng định lý Pitago cho các tam
giác vuông SOA, SOB, SOC, SOD ta nhận được OA=OB=OC=OD. Do
đó O là tâm đường tròn ngoại tiếp hình vuông ABCD. Tức O là tâm
hình vuông ABCD.
6. Hình chóp đều và hình chóp cụt đều
Định nghĩa 8: Hình chóp đều là hình chóp có đáy là đa
giác đều và có các cạnh bên bằng nhau.
HĐ12: Cho hình chóp S.A1A2…An. Gọi O là hình chiếu của S trên mặt
phẳng (A1A2…An).
a) Trong trường hợp hình chóp đã cho là đều, vị trí của điểm O có gì
đặc biệt đối với tam giác đều A1A2…An?
b) Nếu đa giác A1A2…An là đều và O là tâm của đa giác đó thì hình
chóp đã cho có gì đặc biệt?
Giải:
a) Do hình chóp là đều nên SA1=…=SAn. Từ đó áp dụng định lí Pi ta go
ta suy ra OA1=…=OAn. Do đó O là tâm của đa giác A1A2…An.
b) Do đa giác A1A2…An và O cách đều các đỉnh của đa giác đó nên áp
dụng định lí Pi ta go, ta suy ra SA1=…=SAn . Vậy hình chóp đã cho là
hình chóp đều.
Tính chất 8: Một hình chóp là đều khi và chỉ khi đáy của nó là một
hình đa giác đều và hình chiếu của đỉnh trên mặt phẳng đáy là tâm
của đáy.
Luyện tập 5: Cho hình chóp tam giác đều S.ABC, cạnh
5
a
đáy bằng a, cạnh bên bằng 12 . Tính số đo của góc nhị
diện [S, BC, A].
Giải:
Gọi M là trung điểm của BC .
SM BC
góc nhị diện [S;BC;A] là SMH
AM BC
a 3
a 3
,
, HM
Ta tính được AM
6
2
a
1
SM
cos SMH SMH
450
6
2
HĐ13: Cho hình chóp đều S. A1A2…An. Một mặt phẳng không đi qua S
và song song với mặt phẳng đáy, cắt các cạnh SA1, SA2,…SAn, tương
ứng tại B1,B2,…,Bn.
a) Giải thích vì sao S.B1B2…Bn là một hình chóp đều.
b) Gọi H là tâm của đa giác A1A2…An. Chứng minh rằng đường thẳng
SH đi qua tâm K của đa giác đều B1,B2,…,Bn và HK vuông góc với các
mặt phẳng (A1A2…An), (B1B2…Bn).
Giải: a) Các đa giác A1A2…An và B1B2…Bn có các cạnh tương ứng song
Bn B1
B1 B2
SBnn
SB1
...
.
song. Áp dụng định lí thalet ta có
suy ra
...
SA1
SAnn
A1 A2
An A1
Từ đó vì đa giác A1A2…An đều nên đa giác B1B2…Bn đều và do
SA1=…=SAn nên SB1=…=SBn. Vậy S.B1B2…Bn là hình chóp đều.
b) Vì H là tâm của đáy A1A2…An và hình chóp S.A1A2…An là đều nên SH
vuông góc với mặt phẳng (A1A2…An) .
Do hai mặt phẳng (A1A2…An ) và (B1B2…Bn ) song song với nhau nên SH
vuông góc với mặt phẳng (B1B2…Bn ).
Hơn nữa vì hình chóp S.B1B2…Bn đều nên giao của SH và (B1B2…Bn) là
tâm
đáycụt
B1Bđều
2…Bn.
Hìnhcủa
chóp
Bài 7.16: Cho hình chóp S.ABC có SA⊥(ABC). Gọi H
là hình chiếu của A trên BC.
a) Chứng minh rằng (SAB)⊥(ABC) và (SAH)⊥(SBC).
a 3
0
ABC
30
,
AC
a
,
SA
.
b) Giả sử tam giác ABC vuông tại A,
2
Tính số đo nhị diện [S; BC; A]
Giải:
a) SA(ABC)(SAB)(ABC).
Vì BCAH,BCSABC(SAH)
(SBC)(SAH).
a 3
450
b) AH
SHA
2
 





