Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 39 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
39
Dung lượng
2,89 MB
Nội dung
CHỦ ĐỀ: ĐƯỜNGTHẲNGVÀMẶTPHẲNGTRONGKHÔNGGIANQUANHỆSONGSONG ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐƯỜNGTHẲNGVÀMẶTPHẲNG A CHUẨN KIẾN THỨC A.TÓM TẮT GIÁO KHOA Các tính chất thừa nhận Có đườngthẳng qua hai điểm phân biệt Có mặtphẳng qua ba điểm khôngthẳng hàng Nếu đườngthẳng có hai điểm phân biệt thuộc mặtphẳng điểm đườngthẳng thuộc mặtphẳng Có bốn điểm khơng thuộc mặtphẳng Nếu hai mặtphẳng phân biệt có điểm chung chúng có điểm chung khác Vậy thì: Nếu hai mặtphẳng phân biệt có điểm chung chúng có đườngthẳng chung qua điểm chung Đườngthẳng gọi giao tuyến hai mặtphẳng Trên mặtphẳng các, kết biết hình học phẳng Cách xác định mặtphẳng Một mặtphẳng hoàn toàn xác định biết: - Nó qua ba điểm khơngthẳng hàng - Nó qua điểm đườngthẳngkhông qua điểm - Nó chứa hai đườngthẳng cắt Các kí hiệu: ABC kí hiệu mặtphẳng qua ba điểm khôngthẳng hàng A , B,C ( h1) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword - M ,d - d ,d kí hiệu mặtphẳng qua d điểm M �d (h2) kí hiệu mặtphẳng xác định hai đườngthẳng cắt d1 ,d2 (h3) Hình chóp hình tứ diện 3.1 Hình chóp Trongmặtphẳng cho đa giác lồi A1A An Lấy điểm S nằm Lần lượt nối S với đỉnh A1 , A , , An ta n tam giác SA1A ,SA2A , ,SAn A1 Hình gồm đa giác A1A2 An n tam giác SA1A ,SA2A , ,SAn A1 gọi hình chóp , kí hiệu S.A1A An Ta gọi S đỉnh, đa giác A1A2 An đáy , đoạn SA1 ,SA2 , ,SAn cạnh bên, A1A2 , A A3 , , An A1 cạnh đáy, tam giác SA1A2 ,SA2A3 , ,SA n A1 mặt bên… 3.2 Hình Tứ diện Cho bốn điểm A , B,C , D khơng đồng phẳng Hình gồm bốn tam giác ABC , ABD , ACD BCD gọi tứ diện ABCD B LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI CÁC DẠNG BÀITẬPBài toán 01: XÁC ĐỊNH GIAO TUYẾN CỦA HAI MẶTPHẲNG Phương pháp:Để xác định giao tuyến hai mặt phẳng, ta tìm hai điểm chung chúng Đườngthẳng qua hai điểm chung giao tuyến http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword Lưu ý: Điểm chung hai mặtphẳng thường tìm sau : Tìm hai đườngthẳng a, b thuộc , đồng thời chúng nằm mặtphẳng đó; giao điểm M a�b điểm chung Các ví dụ Ví dụ Cho hình chóp S.ABCD , đáy ABCD tứ giác có cặp cạnh đối khơngsong song, điểm M thuộc cạnh SA Tìm giao tuyến cặp mặtphẳng : a) SAC SBD A.SC B.SB C.SO O AC �BD D S b) SAC MBD A.SM B.MB C.OM O AC �BD D.SD c) MBC SAD A.SM B.FM F BC �AD C.SO O AC �BD D.SD d) SAB SCD A.SE E AB �CD B.FM F BC �AD C.SO O AC �BD D.SD http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword Lời giải: a) Gọi O AC �BD � O �AC � SAC � �� O �BD � SBD Lại có S � SAC � SBD � � O � SAC � SBD � SO SAC � SBD b) O AC �BD � O �AC � SAC � �� O �BD � MBD � � O � SAC � MBD Và M � SAC � MBD � OM SAC � MBD c) Trong ABCD gọi � �F �BC � MBC F BC �AD � � � F � MBC � SAD �F �AD � SAD Và M � MBC � SAD � FM MBC � SAD d) Trong ABCD gọi E AB �CD , ta có SE SAB � SCD Ví dụ Cho tứ diện ABCD , O điểm thuộc miền tam giác BCD , M điểm đoạn AO a) Tìm giao tuyến mặtphẳng MCD với mặtphẳng ABC A PC P DC �AN , N DO �BC http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword B PC P DM �AN , N DA �BC C PC P DM �AB , N DO �BC D.PC P DM �AN , N DO �BC b) Tìm giao tuyến mặtphẳng MCD với mặtphẳng ABD A.DR R CM �AQ , Q CA �BD B DR R CB �AQ , Q CO �BD C DR R CM �AQ , Q CO �BA D DR R CM �AQ , Q CO �BD c) Gọi I , J điểm tương ứng cạnh BC BD cho IJ khôngsongsong với CD Tìm giao tuyến hai mặtphẳng IJM ACD A.FG F IJ �CD , G KM �AE , K BE �IA , E BO �CD B FG F IA �CD , G KM �AE , K BA �IJ , E BO �CD C FG F IJ �CD , G KM �AE , K BA �IJ , E BO �CD D FG F IJ �CD , G KM �AE , K BE �IJ , E BO �CD Lời giải: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword a) Trong BCD gọi N DO �BC , ADN gọi P DM �AN � �P �DM � CDM �� �P �AN � ABC � P � CDM � ABC Lại có C � CDM � ABC � PC CDM � ABC b)Tương tự, BCD gọi Q CO �BD , ACQ gọi R CM �AQ � �R �CM � CDM �� � R � CDM � ABD �R �AQ � ABD D điểm chung thứ hai MCD ABD nên DR CDM � ABD c) Trong BCD gọi E BO �CD , F IJ �CD , K BE �IJ ; ABE gọi G KM �AE � � G �KM � IJM �F �IJ � IJM � � F � IJM � ACD , � Có � G �AE � ACD �F �CD � ACD � � G � IJM � ACD Vậy FG IJM � ACD Bài toán 02: CHỨNG MINH BA ĐIỂM THẲNG HÀNG – BA ĐƯỜNGTHẲNG ĐỒNG QUI Phương pháp: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword - Để chứng minh ba điểm ( hay nhiều điểm) thẳng hàng ta chứng minh chúng điểm chung hai mặtphẳng phân biệt, chúng nằm đườngthẳng giao tuyên hai mặtphẳng nên thẳng hàng - Để chứng minh ba đườngthẳng đồng qui ta chứng minh giao điểm hai đườngthẳng thuộc đườngđườngthẳng lại Các ví dụ Ví dụ Cho tứ diện SABC Trên SA ,SB SC lấy điểm D , E F cho DE cắt AB I , EF cắt BC J , FD cắt CA K Khẳng định sau đúng? A.Ba điểm B, J , K thẳng hàng B Ba điểm I , J , K thẳng hàng C Ba điểm I , J , K khôngthẳng hàng D.Ba điểm I , J ,C thẳng hàng Lời giải: Ta có I DE �AB, DE � DEF � I � DEF ; AB � ABC � I � ABC 1 Tương tự J EF �BC � �J �EF � DEF �� �J �BC � ABC 2 K DF �AC � K �DF � DEF � �� 3 Từ (1),(2) K �AC � ABC � (3) ta có I , J , K điểm chung hai mặtphẳng ABC DEF nên chúng thẳng hàng http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword Ví dụ Cho tứ diện SABC có D , E trung điểm AC , BC G trọng tâm tam giác ABC Mặtphẳng qua AC cắt SE,SB M , N Một mặtphẳng qua BC cắt SD ,SA tương ứng P Q a) Gọi I AM �DN , J BP �EQ Khẳng định sau đúng? A Bốn điểm S, I , J ,G thẳng hàng B Bốn điểm S, I , J ,G khôngthẳng hàng C Ba điểm P , I , J thẳng hàng D Bốn điểm I , J ,Q thẳng hàng b) Giả sử K AN �DM , L BQ �EP Khằng định sau đúng? A Ba điểm S, K , L thẳng hàng B Ba điểm S, K , L khôngthẳng hàng C Ba điểm B, K , L thẳng hàng D Ba điểm C, K , L thẳng hàng Lời giải: a) Ta có S � SAE � SBD , (1) � � G �AE � SAE G � SAE � � G AE �BD � � �� G �BD � SBD G � SBD � � 2 � � �I �DN � SBD �I � SBD I AM �DN � � �� �I �AM � SAE �I � SAE 3 � � �J �BP � SBD �J � SBD J BP �EQ � � �� �J � SAE �J �EQ � SAE 4 Từ (1),(2),(3) (4) ta có S, I , J ,G điểm http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword chung hai mặtphẳng SBD SAE nên chúng thẳng hàng Ví dụ Cho hình chóp tứ giác S.ABCD , gọi O giao điểm hai đường chéo AC BD Một mặtphẳng cắt cạnh bên SA ,SB,SC ,SD tưng ứng điểm M , N , P ,Q Khẳng định đúng? A Các đườngthẳng MP , NQ,SO đồng qui B Các đườngthẳng MP , NQ,SO chéo C Các đườngthẳng MP , NQ,SO songsong D Các đườngthẳng MP , NQ,SO trùng Lời giải: Trongmặtphẳng MNPQ gọi I MP �NQ Ta chứng minh I �SO Dễ thấy SO SAC � SBD � �I �MP � SAC � �I �NQ � SBD � �I � SAC �� � I �SO I � SBD � Vậy MP , NQ,SO đồng qui I Ví dụ Cho hai mặtphẳng P Q cắt theo giao tuyến đườngthẳng a Trong P lấy hai điểm A , B không thuộc a S điểm không thuộc P Các đườngthẳng SA ,SB cắt Q tương ứng điểm C , D Gọi E giao điểm AB a.Khẳng định đúng? A AB,CD a đồng qui http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword B AB,CD a chéo C AB,CD a songsong D AB,CD a trùng Lời giải: Trước tiên ta có S �AB ngược lại S �AB � P � S � P (mâu thuẫn giả thiết) S, A , B khơngthẳng hàng, ta có mặtphẳng SAB � C �SA � SAB � Do C SA � Q � � C � Q � � C � SAB � �� C � Q � 1 � �D �SB � SAB Tương tự D SB � Q � � �D � Q � �D � SAB �� �D � Q 2 Từ (1) (2) suy CD SAB � Q � � �E �AB � SAB �E � SAB �� Mà E AB �a� � �E � Q �E �a � Q � E �CD Vậy AB,CD a đồng qui đồng qui E Bài tốn 03: TÌM GIAO ĐIỂM CỦA ĐƯỜNGTHẲNGVÀMẶTPHẲNG Phương pháp: Sử dụng định nghĩa tính chất biểu thức tọa độ phép tịnh tiến http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword 14 Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD hình bình hành M điểm cạnh SD cho SM SD a) Tìm giao điểm đườngthẳng BM với SAC b) N điểm thay đổi cạnh BC Xác định giao tuyến d SBC AMN Chứng minh d qua điểm cố định c) Gọi G trọng tâm tam giác SAB Xác định thiết diện hình chóp với MNG 15 Cho hình chóp S.ABCD có đáy hình bình hành Một mặtphẳng căt cạnh bên SA ,SB,SC tương ứng điểm A ', B',C ' Gọi O giao điểm AC BD a) Tìm giao điểm D ' với SD b) Chứng minh SA SC SB SD SA ' SC ' SB' SD ' 16 Cho hình chóp S.ABCD Gọi I , J hai điểm cạnh AD SB a) Tìm giao điểm K , L đườngthẳng IJ DJ với SAC b) Giả sử O AD �BC , M OJ �SC Chứng minh A , K , L , M thẳng hàng 17 Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD hình thang với cạnh đáy AB CD , AB 2CD Gọi I trung điểm SA , J điểm cạnh SC với JS JC Gọi mặtphẳng quay quanh IJ , cắt cạnh SD ,SB M , N Tìm tập hợp giao điểm IM JN AC.BD AD.CB Chứng 18 Cho tứ diện ADCD thỏa mãn điều kiện ABCD minh đườngthẳng qua đỉnh tâm đường tròn nội tiếp mặt đối diện đồng qui điểm ĐÁP ÁN BÀITẬP TỰ LUẬN http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword a) Ta có M , N điểm chung hai mặtphẳng (MBC) (NAD ) nên (MBC) �(NAD ) MN � �I �BM � BCM � I � BCM � DEF b) Gọi I BM �DE � � I � DE � DEF � Tương tự, gọi J CM �DF � J � BCM � DEF Do IJ BCM � DEF a)Ta có (SAB) �(SCD) SE, (SAC) �(SBD ) SF b) Gọi I , J giao điểm EF với BC , AD (SEF ) �(SAD) SJ , (SEF ) �(SBC) SI a) Gọi E, F giao điểm AM , AN với BD CD EF (AMN ) �(BCD ) b) Gọi I , K giao điểm DN , DM với AC ABthì EF (DMN ) �( ABC) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword a) Trong BCD gọi E CD �NP � �E �CD � �E �NP � MNP � E CD � MNP b) Trong ACD gọi Q AD �ME ta có MNP � ABD PQ http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword a) Trong ABCD gọi O AC �BD , SAC gọi I AM �SO �� �I AM �� � I AM � SBC �I �SO � SBD b) Trong ABCD gọi J AN �BD , kéo dài IJ cắt SD K Ta có � K �SD � � K SD � AMN � K �IJ � AMN � a) Gọi E AB � E cố định � �E �AB � � E � � � E � � 1 Tương tự � �M d1 � � M � � 2 � d1 � � � �N d1 � � d1 � � � N � � 3 Từ 1 , 2 , 3 suy M , N , E thẳng hàng hay MN qua điểm E cố định � �I �AM �mp A , d1 � I � ' mp A , d1 �mp B,d2 b) Ta có I AM �BN � � �I �BN �mp B,d2 rõ ràng mp A ,d1 , mp B,d2 mặtphẳng cố định nên ' cố định http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword Vậy I thuộc đườngthẳng cố định ' c) Lập luận tương tự câu b) ta có J � " mp A ,d2 �mp B,d1 d) Gọi mặtphẳng xác định ', " cố định Gọi F AB � Gọi K AB � � K cố định Dễ thấy I , J điểm chung mặtphẳng A ,d1 , B,d2 A ,d2 , B,d1 nên I , J thuộc mp ', " Vậy I , J , K thẳng hàng IJ qua điểm K cố định �E �CD � a) Trong BCD gọi E JK �CD � � �E � IJK � E CD � IJK Áp dụng định lí Menelauyt cho tam giác BCD cát tuyến EKJ ta có KD JB EC mà KB JC ED KD JB EC , 1, Hay DE DC KB JC ED � �F �AD b) Trong ACD gọi F AD �IE � � �F �IE � IJK F AD � IJK Áp dụng định lí Menelauyt cho tam giác ACD cát tuyến EFI ta có EC FD IA EC 1, mà ( câu a) ED FA IC ED IA FD suy � FA 2FD IC FA http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword c) Do FD KD FD KD , � � FK P AB FA KB FA KB a) Gọi O AC �BD , SAC gọi � �E �AM E AM �SO � � � E AM � SBD �E �SO � SBD Do O , M trung điểm AC SC nên E trọng tâm tam giác SAC EM EA b) Trong SBD gọi � �F �SD F BE �SD � � � F SD � ABM �F �BE � ABM Vì SO trung tuyến tam giác SBD SE ( E trọng tâm tam giác SAC ) SO nên E trọng tâm tam giác SBD , F trung điểm SD http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword a) Gọi E trung điểm AD �� �I MG I MG �BE � � �I �BE � ABCD � I GM � ABCD Gọi N trung điểm BE MN P SE SE IG GE , mà IM Ta có IM MN SE trung tuyến SBI nên G trọng tâm SBI � E trung điểm BI , ABDI hình bình hành DI P AB , mặt khác CD P AB Vậy I ,C , D thẳng hàng, hay I �CD IC 2ID b) Trong ABCD gọi J AD �OI J giao điểm AD với OMG Dễ thấy J trọng tâm tam giác IAC nên JA JD c) Trong SAD gọi K JG �SA K giao điểm OMG với SA Ta có J trọng tâm tam giác IBD nên EJ EG � JG PSD từ ta có ED ES KS JD KA JA http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword 10 � �I �c �mp O ,c a) Ta có I c � � � �I � Lại có O � �mp O ,c � OI �mp O ,c � O �a �mp M ,a � b) Do O a�b� � O �b �mp M ,b � � O �mp M , a �mp M ,b Vậy OM mp M , a �mp M ,b , rõ ràng OM �mp O, c cố định 11 a) Gọi O AC �BD , SAC gọi I SO �AN , SBD gọi P MI �SD P SD � AMN b) Thiết diện tứ giác AMNP http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword 12 a) Trong gọi K IJ �MN Ta chứng minh S,O , K thẳng hàng K IJ �MN Thật � K �IJ � SAC � �� K �MN � SBD � � K � SAC � SBD Mà SO SAC � SBD � K �SO Vậy SO , IJ , MN đồng qiu K E AB �CD � �E �AB � SAB � � b) Ta có �E �CD � SCD � E � SAB � SCD Tương tự F � SAB � SCD , S, E, F điểm chung hai mặtphẳng SAB SCD nên chứng thẳng hàng c) Do IJ khôngsongsong với AC nên SAC gọi R IJ �AC R cố định Dễ thấy PQ ABCD � �R �IJ R IJ �AC � � �R �AC � �R � �� � R �PQ �R � ABCD Vậy PQ qua điểm R cố định thay đổi http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword 13 a) Trong ABC gọi E MN �AC , SAC gọi Q EP �SA , thiết diện tứ giác MNPQ b) Vì I MP �NQ � �I �MP � SMC �� �I �NQ � SAN � I � SAN � SMC Mặt khác gọi O AN �CM O cố định nên SO SCM � SAN cố định Vậy I thuộc đườngthẳng SO cố định 14 a) Gọi O AC �BD , I SO �BM �� �I BM � �I �SO � SAC � I BM � SAC b) Gọi K AN �BD , J SO �KM , E AJ �SC Do J �KM � AMN � AJ � AMN � E � AMN � E � SBC � AMN http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword Từ ta có NE AMN � SBC Gọi d SAD � SBC d cố định Trong SAD gọi F AM �d F cố định Do F �d � SBC � F � SBC Vậy N , E, F điểm chung hai mặtphẳng AMN SBC nên chúng thẳng hàng, hay NE qua điểm F cố định c) Gọi Y trung điểm AB X DY �MG Trong ABCD gọi O NX �AB Z NX �CD , SCD gọi T MZ �SC SAB gọi P QG �SA Thiết diện ngũ giác MPQNT http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword 15 a) Trong SAC gọi I SO �A 'C ' , I �SO �BD � I � SBD Trong SBD gọi D ' B' I �SD �D ' �SD � �� � D ' SD � �D ' �B' I � ‘ b) Kẻ AK P A 'C ', K �SO CJ ' P A 'C ', J �SO Ta có Và SA SK SA ' SI SC SJ SA SC SO SK � SC ' SI SA ' SC ' SI SI SO SJ SO OK SO OJ 2SO SI SI SI ( AK PCJ � 1 OK OA 1� OK OJ ) OJ OC Tương tự ta tính SB SD 2SO SB' SD ' SI 2 Từ 1 , 2 suy ra: SA SC SB SD SA ' SC ' SB' SD ' ( đpcm) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword 16 a) Trong ABCD gọi E AC �BI � E �BI � SBI Trong SBI gọi � K �IJ � K IJ �SE � � K �SE � SAC � � K IJ � SAC Trong ABCD gọi F AC �BD � F �BD � SBD Trong SBD gọi �L �DJ � L SF �DJ � � �L �SF � SAC � L DJ � SAC b) Dễ thấy A , K , L , M � SAC 1 Mặt khác K �IJ � AOJ , L �DJ � AOJ , M �OJ � AOJ nên A , K , L , M � AOJ 2 Từ 1 , 2 suy A , K , L , M thuộc hai mặtphẳng SAC AOJ nên chúng thuộc giao tuyến hai mawth phẳng SAC AOJ , hay A , K , L , M thẳng hàng http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword 17 Gọi O AC �BD , K IJ �SO SO, MN , IJ đồng quy K Gọi � �H �MI � SAB H MI �NJ � � � H � SAB � SCD �H � SBC Gọi E AD �BC � SE SAD � SBC Vậy H �SE Gới hạn Gọi M BK �SD N DK �SB Khi M � M N � B Khi N � N M � D Vậy để cắt cạnh SB,SD M thuộc đoạn DM N thuộc đoạn BN Gọi H IM �SE quỹ tích điểm H tia H 1x chứa E (Bạn đọc tự làm phần đảo) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword 18 Gọi I tâm đường tròn nội tiếp tam giác BCD E AI �CD Theo tính chất đường phân giác ta có ED BD EC BC 1 Mặt khác từ giả thiết ABCD AC.BD � BD AD BC AC 2 EC AD � AE ED AC đường phân giác góc A tam giác ACD Nghĩa tâm J đường tròn nội tiếp tam giác ACD thuộc AE Do AI BJ thuộc Từ 1 2 suy ABE nên chúng cắt O Vậy bốn đườngthẳng nối đỉnh với tâm đường tròn nội tiếp mặt đối diện đơi cắt chúng không đồng phẳng nên phải đồng quy http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi, tài liệu fileword ... chung hai mặt phẳng phân biệt, chúng nằm đường thẳng giao tuyên hai mặt phẳng nên thẳng hàng - Để chứng minh ba đường thẳng đồng qui ta chứng minh giao điểm hai đường thẳng thuộc đường đường thẳng. .. định đúng? A Các đường thẳng MP , NQ,SO đồng qui B Các đường thẳng MP , NQ,SO chéo C Các đường thẳng MP , NQ,SO song song D Các đường thẳng MP , NQ,SO trùng Lời giải: Trong mặt phẳng MNPQ gọi... ngũ giác MNRHT Bài toán 05: DỰNG ĐƯỜNG THẲNG ĐI QUA MỘT ĐIỂM VÀ CẮT HAI ĐƯỜNG THẲNG CHÉO NHAU Phương pháp: Để dựng đường thẳng d qua O cắt d1 ,d2 ta dựng giao tuyến hai mặt phẳng mp O ,d1