1. Trang chủ
  2. » Công Nghệ Thông Tin

CAC BAI TOAN LIEN QUAN GOC 2 MAT PHANG TRONG HINH HOP

5 6 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Qua hai bài toán trên, vai trò trung gian của mặt phẳng “ nền” (ABCD) là rất quan trọng cho việc xác định và tính số đo các góc “ bù”hoặc “phụ” với góc cần xác định.. Do đó, với mỗi bài [r]

(1)

MỘT SỐ BÀI TOÁN LIÊN QUAN

GĨC GIỮA HAI MẶT PHẲNG HÌNH HỘP.

Gv : VŨ HỮU VIÊN Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn

-1 Trước hết ta xét toán quen thuộc:

BT1 Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ cạnh a

a) Tính số đo góc của hai mặt phẳng (A’BD) (C’BD) :

* Gọi O tâm hình vng ABCD, ta có AOA' &COC ' góc tạo (ABCD) với hai mặt phẳng (A’BD) (C’BD)

* Ta tính số đo hai góc AOA' &COC ':

   

tanAOA' tan COC' 1  AOA'COC' 45 , vậy

 ' ' 90

A OC    A OC' '; suy

 

tantan(AOA'COC') 2

b) Hai điểm M, N thuộc cạnh AA’,CC’ Tính góc  tạo hai mặt phẳng (MBD)

(NBD) theo a, AMx CN; y( 0x y a;  ): * Ta có :

 

tanMOA x ; tanNOC y

a a

 

Nếu 2xy a 2: tanMOA tanNOC  1  90

Nếu 2xy a 2:

2

( )

tan

2

a x y

a xy

  

BT2. Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A’B’C’D’ có AB = a, BC = b, AA’ = c Tính góc tạo hai mặt phẳng (A’BD) (C’BD) theo a, b, c

* Trong (ABCD) dựng AH, CK vng góc với BD ( H,K thuộc BD) ; ta có A HA C KC' , ' góc tạo mp(ABCD) hai mặt phẳng (A’BD) (C’BD)

*

 

2

1

tan 'A HA tan 'C KC c

a b

  

Nếu 2

1 1

abc :

 

A'HAC KC' 45  (A'BD)  (C'BD) & =90 

Nếu 2

1 1

abc :

2

2 2

2 1

tan

1 1

c a b

a b c

 

 

A

B C

D A'

B' C'

D'

O M

N

A

B

C

D A'

B' C'

D'

(2)

2 Qua hai tốn trên, vai trị trung gian mặt phẳng “ nền” (ABCD) quan trọng cho việc xác định tính số đo góc “ bù”hoặc “phụ” với góc cần xác định Do đó, với tốn mà việc xác định tính trực tiếp số đo góc (được yêu cầu) gặp khó khăn, ta “ cầu cứu” đến mặt phẳng “nền”. Ta xét thêm vài tốn khác:

BT3. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ cạnh a, tâm I Lấy hai điểm E, F đường thẳng BB’, CC’ cho EF qua I

Tính số đo góc của hai mặt phẳng (A’EF),(AEF) hai trường hợp: a) EF // BD b) EF vng góc BD’

2 Có hay khơng vị trí EF cho hai mặt phẳng (A’EF),(AEF) vng góc?

* Rõ ràng mặt phẳng “ nền” mặt phẳng (BDD’B’)

Trường hợp a) EF vị trí MN, thực tương tự BT1, ta có kết

tan 2 2.

Trường hợp b) dựng OH, O’K vng góc với EF ( H, K thuộc EF) Ta có

3 '

6

a

OHO K

,

2 tan

5

 

* Đặt x(EF OO , '), với 0  x90 Dựng OP , O’Q vng góc EF

( P,Q thuộc EF) Ta có

 

tan tan ' '

sin

APO A QO

x

 

Vậy (A'EF)(AEF)  APO A'QO' 45     sinx 2: vô nghiệm Vậy khơng tồn vị trí E, F thoả u cầu tốn

BT4 Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’ đáy hình bình hành tâm O, tam giác ABC cạnh a, AA’ = a vng góc (ABCD) M trung điểm AA’ I tâm mặt CDD’C’ Tính góc tạo hai mặt phẳng (MBC’) (IMO)

* Gọi N trung điểm A’D’, BC’ OI song song với AD’ nên sử dụng định lý phương giao tuyến hai mặt phẳng ta có

(MBC') ( IMO)MN .

* Chọn mặt phẳng “nền” (AA’D’D), ta có C’N vng góc với (AA’D’D) nên (MBC’) vng góc với (AA’D’D)

Gọi E trung điểm DN, suy IE // C’N nên IE vng góc với (AA’D’D) (AA’D’D) dựng EH vng góc MN H, (EH // A’D AA’D’D hình vng) Ta có góc (IMO) (AA’D’D) góc IHE nên

tan cotIHE EH EI

 

Ta tính

3 3

; '

4 8

a a

IEEHA D

Vậy

6 tan

2

a



3 Các toán áp dụng:

BT5 Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ cạnh a Hai điểm M, N thuộc cạnh AA’,CC’ a) Chứng minh rằng: (MBD)(NBD) (BMN)(DMN)

A

B

C

D A'

B' C'

D' O'

O I

N M E

F

A'

A B

C D

C'

B'

D'

M N

O I

(3)

b) Tính giá trị lớn nhỏ thể tích khối tứ diện MNBD M, N di động thoả mãn (BMN) vng góc (DMN)

* Áp dụng kết toán 1, ta có (MBD)(NBD) 2xy a (1) , x = AM, y = CN

0x y a;  .

* Gọi P hình chiếu O MN, ta có (BDP) vng góc MN tam giác BDP cân P Vậy

 

(BMN)(DMN) BDP90  BPO45  OP OB (2)

Mà 2

2

a x y

OP

a x y

 

 

2

a

OB

nên (2)  2xy a (3) Từ (1) (3) suy ra:

(MBD)(NBD) (BMN)(DMN).

* Ta có MN  2a2(x y )2  a2x2y2 ( 2xy a 2)

Thể tích khối tứ diện MNBD V =

2

1 1

( )

3MN SBOD 6MN OP BD6a x y .

Điều kiện 2 2 ; a y

xy a x

x y a a

x a                   

Xét hàm số

2

( ) ; [ ; ]

2

a a

f x x x a

x

  

2

'( ) ; '( )

2

a a

f x f x x

x

    

; Lập bảng biến thiên hàm số, từ ta có:

3 ; ; ; ;

4 2

a a

MinV khi x y

a a a

MaxV khi x a y x y a

  

     

BT6 Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A’B’C’D’ có AA’ = c khơng đổi Đáy hình chữ nhật ABCD thay đổi thoả mãn hai mặt phẳng (A’BD) (C’BD) vuông góc Tính theo c giá trị nhỏ thể tích khối tứ diện A’BC’D

* Áp dụng kết BT2, ta có 2

1 1

( 'A BD) ( 'C BD)

a b c

   

* Thể tích khối tứ diện A’BC’D V = ' ' ' '

1

3VABCD A B C D 3abc.

* Áp dụng bất đẳng thức Cơ – Si, ta có

2

2

1

2

ab c

ab

ab   

* Vậy

3

;

3

MinVc a b c 

(4)

* Chú ý: Ta chứng minh dễ dàng tính chất ( 'A BD)( 'C BD) (DA C' ')(BA C' ')

BT7 Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ cạnh a Hai điểm M, N di động hai cạnh AB’,

CD’ cho ' ' ;(0 1)

AM CN

k k

ABCD    Tìm giá trị k cho hai mặt phẳng (BMN) ( DMN)

vng góc

* Giả thiết ' '

AM CN

ABCD suy MN song song với hai đáy lập phương.

Dựng mặt phẳng chứa MN song song với (ABCD) cắt AA’, BB’, CC’, DD’ P, Q, R, S Ta có PQRS hình vng MN qua tâm hình vng Mặt phẳng “nền” (PQRS)

* Đặt x = AP, ta có ' '

x AP AM

k

aAAAB  ( < x < a)

Dựng QH, SK vng góc MN H, K Ta có BHQ DKS ; góc (BMN), (DMN) mặt phẳng (PQRS); đồng thời BHQ DKS 

2

2

2

( )

1 ( )

2 2 ( 2 )

MNRQ MNQ NRQ

MN a a x

a a a x

S S S MN QH ax QH

a a x

  

      

 

Suy

2

2 ( 2 )2 (1 ) 1 (1 )2

tan

( ) 1

x x

x a a x k k

BQ a a

BHQ

x

HQ a a x k

a

 

   

   

  

* Vậy (BMN)(DMN) BHQ45ok (1 )  k  1 k

Giải phương trình ta tìm giá trị

1

k

Khi M, N trung điểm AB’, CD’

4 Các tập đề nghị:

BT8. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ cạnh a Hai điểm M, N di động hai cạnh AB’,

CD’ cho ' ' ;(0 1)

AM CN

k k

ABCD   

a) Tìm giá trị k góc hai mặt phẳng (BMN) ( DMN) góc hai mặt phẳng (MBD) (NBD)

b) Khi k thay đổi khoảng (0;1) tính giá trị lớn thể tích khối tứ diện BDMN A'

B' C'

D' A

B C

D

O

P N

M Q R

S

P

Q R

S

O M

N

H

K x

a-x

x

(5)

BT9 Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ cạnh a Hai điểm M, N thuộc cạnh AA’,CC’ Tính giá trị lớn nhỏ thể tích khối tứ diện MNBD M, N di động thoả mãn góc hai mặt phẳng (BMN), (DMN) 600.

BT10 Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A’B’C’D’ có AA’ = a, AB = b, AD = c Tìm điều kiện a, b, c cho mặt phẳng (ABC’D’) tạo với hai mặt phẳng (A’BD), (C’BD) góc nhau? Phụ nhau?

Vũng tàu, tháng 05 năm 2012 Nguời viết

Ngày đăng: 26/05/2021, 06:00

Xem thêm:

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w