Số đó tứ duy chương 2 đường thẳng và mặt phẳng trong không gian Quan hệ song song

CHƯƠNG IIĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNGTRONG KHÔNG GIAN, QUAN HỆ SONG SONG§1. ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐƯỜNG THẲNGVÀ MẶT PHẲNGA. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚI. CÁC TÍNH CHẤT THỪA NHẬNTính chất 1. Có một và chỉ một đường thẳng đi qua hai điểm phân biệt.Tính chất 2. Có một và chỉ một mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng.Tính chât 3. Nếu một đường thẳng có hai điểm phân biệt thuộc một mặt phẳng thì mọi điểm của đường thẳng đều thuộc mặt phẳng đó.Tính chất 4. Có bốn điểm không cùng thuộc một mặt phẳng.Tính chât 5. Nếu hai mặt phẳng phân biệt có một điểm chung thì chúng còn có một điểm chung khác nữa.Từ đó suy ra: Nếu hai mặt phẳng phân biệt có một điểm chung thì chúng sẽ có một đường thẳng chung đi qua điểm chung ấy.Tính chất 6. Trên mỗi mặt phẳng, các kết quả đã biết trong hình học phẳng đều đúng.II. CÁCH XÁC ĐỊNH MẶT PHẲNGMột mặt phẳng hoàn toàn được xác định khi biết:1. Nó đi qua ba điểm không thẳng hàng;2. Nó đi qua một điểm và chứa một đường thẳng không đi qua điểm đó;3. Nó chứa hai đường thẳng cắt nhau.Kí hiệu- [ABC] biểu thị mặt phẳng xác định bởi ba điểm phân biệt không thẳng hàng A, B, C [h.2.1].- [M, d] biểu thị mặt phẳng xác định bởi đường thẳng d và điểm M không nằm trên d [h.2.2].- [d1, d2] biểu thị mặt phẳng xác định bởi hai đường thẳng cắt nhau d1, d2 [h.2.3].1 Ạ B. .C M. d  d1 d2[ABC] [d1,d2][M, d]Hình 2.2 Hình 2.3Hình 2.1III. HÌNH CHÓP VÀ HÌNH TỨ DIỆN1. Hình chópTrong mặt phẳng [ ] cho đa giác lồi A1A2…An. Lấy điểm S nằm ngoài [ ].Lần lượt nối S với các đỉnh A1, A2, …, An ta được n tam giác SA1A2,SA2A3…, SAnA1. Hình gồm đa giác A1A2…An và n tam giác SA1A2,SA2A3… SAnA1 được gọi là hình chóp, kí hiệu là S.A1A2… An.2. Hình tứ diệnCho bốn điểm A, B, C, D không đồng phẳng. Hình gồm bốn tam giác ABC, ABD, ACD và BCD được gọi là hình tứ diện, kí hiệu là ABCD.C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP2.1. Cho tứ diện ABCD và điểm M thuộc miền trong của tam giác ACD. Gọi I và J tương ứng là hai điểm trên cạnh BC và BD sao cho IJ không song song với CD.a] Hãy xác định giao tuyến của hai mặt phẳng [IJM] và [ACD].b] Lấy N là điểm thuộc miền trong của tam giác ABD sao cho JN cắt đoạn AB tại L.Tìm giao tuyến của hai mặt phẳng [MNJ] và [ABC].2.2. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là tứ giác ABCD có hai cạnh đối diện không song song. Lấy điểm M thuộc miền trong của tam giác SCD.Tìm giao tuyến của hai mặt phẳng :a] [SBM] và [SCD] ;b] [ABM] và [SCD];c] [ABM] và [SAC].2.3. Cho tứ diện ABCD. Trên cạnh AB lấy điểm I và lấy các điểm J, K lần lượt là điểm thuộc miền trong các tam giác BCD và ACD. Gọi L là giao điểm của JK với mặt phẳng [ABC].a] Hãy xác định điểm L.b] Tìm giao tuyến của mặt phẳng [IJK] với các mặt của tứ diện ABCD.2.4. Cho tứ diện ABCD có các điểm M và N lần lượt là trung điểm của AC và BC. Lấy điểm K thuộc đoạn BD [K không là trung điểm của BD]. Tìm giao điểm của đường thẳng AD và mặt phẳng [MNK].2.5. Cho hình chóp S.ABCD. Lấy M, N và P lần lượt là các điểm trên các đoạn SA, AB và BC sao cho chúng không trùng với trung điểm của các đoạn thẳng ấy. Tìm giao điểm [nếu có] của mặt phẳng [MNP] với các cạnh của hình chóp.2.6. Cho hình chóp S.ABCD. M và N tương ứng là các điểm thuộc các cạnh SC và BC. Tìm giao điểm của đường thẳng SD với mặt phẳng [AMN].2.7. Cho tứ diện SABC. Trên SA, SB và SC lần lượt lấy các điểm D, E và F sao cho DE cắt AB tại I, EF cắt BC tại J, FD cắt CA tại K.Chứng minh ba điểm I, J, K thẳng hàng.2.8. Cho hai mặt phẳng [ ] và [β] cắt nhau theo giao tuyến d. Trong [ ] lấy hai điểm A  và B sao cho AB cắt d tại I. O là một điểm nằm ngoài [ ] và [β] sao cho OA và OB lần lượt cắt [β] tại A’ và B’.2a] Chứng minh ba điểm I, A’, B’ thẳng hàng.b] Trong [ ] lấy điểm C sao cho A, B, C không thẳng hàng. Giả sử OC cắt [β] tại C’, BC cắt B’C’ tại J, CA cắt C’A’ tại K. Chứng minh I, J, K thẳng hàng.2.9. Cho tứ diện SABC có D, E lần lượt là trung điểm AC, BC và G là trọng tâm tam giácABC. Mặt phẳng [ ] qua AC cắt SE, SB lần lượt tại M, N. Một mặt phẳng [β] qua BC cắt SD và SA lần lượt tại P và Q.a] Gọi I = AM ∩ DN, J = BP ∩ EQ. Chứng minh bốn điểm S, I, J, G thẳng hàng.b] Giả sử AN ∩ DM = K, BQ ∩ EP = L. Chứng minh ba điểm S, K, L thẳng hàng.§2. HAI ĐƯỜNG THẲNG CHÉO NHAUVÀ HAI ĐƯỜNG THẲNG SONG SONGA. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚI. VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI CỦA HAI ĐƯỜNG THẲNG TRONG KHÔNG GIAN.Cho hai đường thẳng a và b trong không gian. Có hai trường hợp sau đây xảy ra đối với a và b:Trường hợp 1: Có một mặt phẳng chứa a và b.Xảy ra bà khả năng sau:1. a và b cắt nhau tại điểm M, ta kí hiệu a ∩ b = M;2. a và b song song với nhau, ta kí hiệu a // b hoặc b // a ;3. a và b trùng nhau, ta kí hiệu a ≡ b.Trường hợp 2 : Không có mặt phẳng nào chứa cả a và b : khi đó ta nói a và b chéo nhau.II. CÁC ĐỊNH LÝ VÀ TÍNH CHẤT1. Trong không gian, qua một điểm không nằm trên đường thẳng cho trước, có một và chỉ một đường thẳng song song với đường thẳng đã cho.2. Nếu ba mặt phẳng phân biệt đôi một cắt nhau theo ba giao tuyến phân biệt thì ba giao tuyến ấy hoặc đồng quy hoặc đôi một song song với nhau. [Định lý về giao tuyến của ba mặt phẳng].3. Nếu hai mặt phẳng phân biệt lần lượt chứa hai đường thẳng song song thì giao tuyến của chúng [nếu có] cũng song song với hai đường thẳng đó hoặc trùng với một trong hai đường thẳng đó.4. Hai đường thẳng phân biệt cùng song song với đường thẳng thứ ba thì song song với nhau.3C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP2.10. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành ABCD. Tìm giao tuyến của các cặp mặt phẳng sau đây :a] [SAC] và [SBD] ; b] [SAB] và [SCD] ; c] [SAD] và [SBC]2.11. Cho tứ diện ABCD. Trên các cạnh AB và AC lần lượt lấy các điểm M và N sao cho . Tìm giao tuyến của hai mặt phẳng [DBC] và [DMN].2.12. Cho tứ diện ABCD. Cho I và J tương ứng là trung điểm của BC và AC, M là một điểm tùy ý trên cạnh AD.a] Tìm giao tuyến d của hai mặt phẳng [MIJ] và [ABD].b] Gọi N là giao điểm của BD với giao tuyến d, K là giao điểm của IN và JM. Tìmtập hợp điểm K khi M di động trên đoạn AD[M không là trung điểm của AD].c] Tìm giao tuyến của hai mặt phẳng [ABK] và [MIJ].2.13. Cho tứ diện ABCD. Gọi M, N, P, Q, R và S lần lượt là trung điểm của AB, CD, BC,AD, AC và BD. Chứng minh rằng tứ giác MPNQ là hình bình hành. Từ đó suy ra ba đoạn thẳng MN, PQ, RS cắt nhau tại trung điểm mỗi đoạn.2.14. Cho tứ diện ABCD có I và J lần lượt là trọng tâm các tam giác ABC và ABD. Chứng minh rằng IJ // CD .2.15. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thang ABCD với đáy là AD và BC. Biết AD = a, BC = b. Gọi I và J lần lượt là trọng tâm của tam giác SAD và SBC. Mặt phẳng [ADJ] cắt SB, SC lần lượt tại M, N. Mặt phẳng [BCI] cắt SA, SD lần lượt tại P, Q.a] Chứng minh MN song song với PQ.b] Giả sử AM cắt BP tại E; CQ cắt DN tại F. Chứng minh rằng EF song song với MN và PQ. Tính EF theo a và b.§3. ĐƯỜNG THẲNGVÀ MẶT PHẲNG SONG SONG A. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚI. VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI CỦA ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNGGiữa đường thẳng d và mặt phẳng [ ] ta có ba vị trí tương đối như sau:1. d và [ ] cắt nhau tại M, kí hiệu d ∩ [ ] = {M }; 2. d song song với [ ], kí hiệu d // [ ] hay [ ] // d;  3. d nằm trong [ ], kí hiệu d  С [ ].II. ĐỊNH LÝ VÀ TÍNH CHẤT1. Nếu đường thẳng d không nằm trong mặt phẳng [ ] và d song song với đường thẳng d’ nằm trong [ ] thì d song song với [ ].  4AMABANAC= d С [ ] d // d’ => d // [ ] d’С [ ]  2. Cho đường thẳng d song song với mặt phẳng [ ]. Nếu mặt phẳng [β] chứa d và cắt [ ] theo giao tuyến d’ thì d’ song song với d. d // [ ] d С [β] => d // d’ [β] ∩[ ] = d’ 3. Nếu hai mặt phẳng phân biệt cùng song song với một đường thẳng thì giao tuyến của chúng [nếu có] cũng song song với đường thẳng đó. [ ] // d [β] // d => d //d’ [ ] ∩ [β] = d’4. Cho hai đường thẳng chéo nhau. Có duy nhất một mặt phẳng chứa đường thẳng này và song song với đường thẳng kia.C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP2.16. Cho tứ diện ABCD. Gọi G1 và G2 lần lượt là trọng tâm của các tam giác ACD và BCD. Chứng minh rằng G1G2 song song với các mặt phẳng [ABC] và [ABD].2.17. Cho hai hình bình hành ABCD và ABEF nằm trong hai mặt phẳng phân biệt. Gọi Olà giao điểm của AC và BD, O’ là giao điểm của AE và BF.a] Chứng minh rằng OO’ song song với hai mặt phẳng [ADF] và [BCE].b] Gọi M và N lần lượt là trọng tâm của các tam giác ABD và ABE. Chứng minh rằng MN // [CEF].2.18. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành ABCD. Gọi G là trọng tâm của tam giác SAB và I là trung điểm của AB. Lấy điểm M trong đoạn AD sao cho AD = 3AM.a] Tìm giao tuyến của hai mặt phẳng [SAD] và [SBC].b] Đường thẳng qua M và song song với AB cắt CI tại N. Chứng minh rằng NG // [SCD].c] Chứng minh rằng MG // [SCD].2.19. Cho hình chóp S. ABCD có đáy là hình thang ABCD, đáy lớn là AD và AD =2BC. Gọi O là giao điểm của AC và BD. G là trong tâm của tam giác SCD.a] Chứng minh rằng OG // [SBC].b] Cho M là trung điểm của SD. Chứng minh rằng CM // [SAB].c] Giả sử điểm I nằm trong đoạn SC sao cho SC = SI. Chứng minh rằng SA // [BID].2.20. Cho tứ diện ABCD. Qua điểm M nằm trên AC ta dựng một mặt phẳng [ ] song song với AB và CD. Mặt phẳng này lần lượt cắt các cạnh BC, BD và AD tại N, P và Q.532a] Tứ giác MNPQ là hình gì ?b] Gọi O là giao điểm hai đường chéo của tứ giác MNPQ. Tìm tập hợp các điểm O khi M di động trên đoạn AC.2.21. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành ABCD. M là một điểm di động trên đoạn AB. Một mặt phẳng [] đi qua M và song song với SA và BC ; [] cắt SB, SC và CD lần lượt tại N, P và Q.a] Tứ giác MNPQ là hình gì ?b] Gọi I là giao điểm của MN và PQ. Chứng minh rằng I nằm trên một đường thẳng cố định.§4. HAI MẶT PHẲNG SONG SONGA. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚI. ĐỊNH NGHĨAHai mặt phẳng [] và [β] được gọi là song song với nhau nếu chúng không có điểm chung, kí hiệu [] // [β] hay [β] // [].[] // [β] [] ∩ [β] = ØII. ĐỊNH LÝ VÀ TÍNH CHẤT1. Nếu mặt phẳng [] chứa hai đường thẳng cắt nhau a, b và hai đường thẳng này cũngsong song với mặt phẳng [β] thì mặt phẳng [] song song với mặt phẳng [β]. a С [ ], b С [ ] a cắt b => [ ] // [β] a // [β], b // [β]2. Qua một điểm nằm ngoài một mặt phẳng cho trước có một và chỉ một mặt phẳng song song với mặt phẳng đã cho.Hệ quả 1Nếu đường thẳng d song song với mặt phẳng [ ] thì trong [ ] có một đường thẳng  song song với d và qua d có duy nhất một mặt phẳng song song với [ ] .Hệ quả 2Hai mặt phẳng phân biệt cùng song song với mặt phẳng thứ ba thì song song với nhau.Hệ quả 3Cho điểm A không nằm trên mặt phẳng [ ]. Mọi đường thẳng di qua A và song songvới [ ] đều nằm trong mặt phẳng đi qua A và song song với [ ]. 3. Cho hai mặt phẳng song song với nhau. Nếu một mặt phẳng cắt mặt phẳng này thì cũng cắt mặt phẳng kia và hai giao tuyến song song với nhau.Hệ quả6Hai mặt phẳng song song chắn trên hai cát tuyến song song những đoạn thẳng bằng nhau.4. Định lý Ta-lét [Thales]Ba mặt phẳng đôi một song song chắn trên hai cát tuyến bất kì những đoạn thẳng tương ứng tỉ lệ.III. HÌNH LĂNG TRỤ VÀ HÌNH CHÓP CỤT• Hình lăng trụCho hai mặt phẳng song song [] và[’]. Trên [ ] cho đa giác lồi A1A2… An.Qua các đỉnh A1, A2, … An ta vẽ các đườngthẳng song song với nhau và cắt [ ’] lầnlượt tại A’1, A’2,… A’n.Hình gồm hai đa giác A1A2… An,A’1A’2…A’n và các hình bình hànhA1A’1A’2A2, A2A’2A’3A3,…. AnA’nA’1A1 được gọi là hình lăng trụ và kí hiệu là A1A2… An . A’1A’2…A’n [h.2.14].Lăng trụ có đáy là hình bình hành được gọi là hình hộp.• Hình chóp cụtCho hình chóp S.A1A2…An. Một mặt phẳngkhông qua đỉnh, song song với mặt phẳng đáycủa hình chóp cắt các cạnh SA1, SA2,… SAn lầnlượt tại A’1, A’2,… A’n. Hình tạo bởi thiết diệnA’1A’2… A’n và đáy A1A2… An của hình chópcùng với các tứ giác A’1A’2 A2 A1 , A’2A’3 A3A2,… A’nA’1 A1 An gọi là hình chóp cụt, kí hiệu làA’1A’2… A’n. A1A2… An [h.2.15].C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP2.22. Cho tứ diện ABCD. Gọi G1, G2, G3 lần lượt là trọng tâm của tam giác ABC, ACD, ABD. Chứng minh rằng [G1G2G3] // [BCD].2.23. Từ bốn đỉnh của hình bình hành ABCD vẽ bốn nửa đường thẳng song song cùng chiều Ax,By, Cz và Dt sao cho chúng cắt mặt phẳng [ABCD]. Một mặt phẳng [ ] cắt bốn nửa đường thẳng theo thứ tự nói trên tại A’, B’, C’ và D’.a] Chứng minh rằng [Ax, By] // [Cz, Dt] và [Ax, Dt] // [By, Cz].b] Tứ giác A’B’C’D’ là hình gì?c] Chứng minh AA’ +CC’ = BB’ + DD’.2.24. Cho hai hình vuông ABCD và ABEF ở trong hai mặt phẳng phân biệt. Trên các đường chéo AC và BF lần lượt lấy các điểm M và N sao cho AM = BN . Các đường7A1A2A5A4A3A’2A’5A’4A’3A’1  , ‘Hình 2.14PHình 2.15A1A2A3A4A5A’1A’2A’3A’4A’5Sthẳng song song với AB vẽ từ M và N lần lượt cắt AD và AF tại M’ và N’. Chứng minh:a] [ADF] // [BCE].b] M’N’ // DF.c] [DEF] // [MM’N’N] và MN // [DEF].2.25. Cho hình lăng trụ tam giác ABC.A’B’C’ có các cạnh bên là AA’, BB’, CC’. Gọi I và I’ tương ứng là trung điểm của hai cạnh BC và B’C’.a] Chứng minh rằng AI // A’I’.b] Tìm giao điểm của IA’ với mặt phẳng [AB’C’].c] Tìm giao tuyến của [AB’C’] và [A’BC].2.26. Cho hình lăng trụ tam giác ABC.A’B’C’. Gọi H là trung điểm của A’B’.a] Chứng minh rằng CB’ // [AHC’].b] Tìm giao tuyến d của [AB’C’] và [ABC].2.27. Cho hai hình bình hành ABCD và ABEF không cùng nằm trong một mặt phẳng. Gọi M và N là hai điểm di động tương ứng trên AD và BE sao choChứng minh rằng đường thẳng MN luôn luôn song song với một mặt phẳng cố định. Hãy chỉ ra mặt phẳng cố định đó.2.28. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành ABCD, O là giao điểm hai đườngchéo, AC = a, BD = b, tam giác SBD đều. Gọi I là điểm di động trên đoạn AC với AI = x [0 < x < a]. Lấy [ ] là mặt phẳng đi qua I và song song với mặt phẳng [SBD].a] Xác định thiết diện của mặt phẳng [ ] với hình chóp S.ABCD.b] Tìm diện tích S của thiết diện ở câu a] theo a, b, x. Tìm x để S lớn nhất.2.29. Cho ba mặt phẳng [ ], [β], [γ] song song với nhau. Hai đường thẳng a và a’ cắt ba mặt phẳng ấy theo thứ tự nói trên tại A, B, C và A’, B’, C’. Cho AB = 5, BC = 4, A’C’ = 18. Tính độ dài A’B’, B’C’.2.30. Cho tứ diện ABCD. Gọi I và J lần lượt là hai điểm di động trên các cạnh AD và BC sao cho . Chứng minh rằng IJ luôn luôn song song với một mặt phẳng cốđịnh.2.31. Cho hai tia Ax, By chéo nhau. Lấy M, N lần lượt là các điểm di động trên Ax, By. Gọi [ ] là mặt phẳng chứa By và song song với Ax. Đường thẳng qua M và song song với AB cắt [ ] tại M’.a] Tìm tập hợp điểm M’.b] Gọi I là trung điểm của MN. Tìm tập hợp các điểm I khi AM = BN.§5. PHÉP CHIẾU SONG SONGHÌNH BIỄU DIỄN CỦA MỘT HÌNH KHÔNG GIANA. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚ8AMMDBNNE=IAIDJBJC=I. PHÉP CHIẾU SONG SONGCho mặt phẳng [ ] và đường thẳng  Δ cắt [ ]. Với mỗi điểm M trong không gian, đường thẳng đi qua M và song song hoặc trùng với Δ cắt [ ] tại điểm M’ xác định.Điểm M’ được gọi là hình chiếu song song của điểm M trên mặt phẳng [ ] theo phương Δ.Mặt phẳng [ ] được gọi là mặt phẳng chiếu, phương của đường thẳng  Δ được gọi là phương chiếu.Phép đặt tương ứng mỗi điểm M trong không gian với hình chiếu M’ của nó trên mặt phẳng [ ] được gọi là phép chiếu song song lên [ ] theo phương   Δ.II. CÁC TÍNH CHẤT CỦA PHÉP CHIẾU SONG SONG1. Phép chiếu song song biến ba điểm thẳng hàng thành ba điểm thẳng hàng và không làm thay đổi thứ tự ba điểm đó.2. Phép chiếu song song biến đường thẳng thành đường thẳng, biên tia thành tia, biến đoạn thẳng thành đoạn thẳng.3. Phép chiếu song song biến hai đường thẳng song song thành hai đường thẳng song song hoặc trùng nhau.4. Phép chiếu song song không làm thay đổi tỉ số độ dài của hai đoạn thẳng nằm trênhai đường thẳng song song hoặc cùng nằm trên một đường thẳng.III. HÌNH BIỄU DIỄN CỦA MỘT SỐ HÌNH KHÔNG GIAN TRÊN MẶT PHẲNG.1. Một tam giác bất kì bao giờ cũng có thể coi là hình biểu diễn của một tam giác tùy ý cho trước [có thể là tam giác đều, tam giác cân, tam giác vuông,…].2. Một hình bình hành bất kì bao giờ cũng có thể coi là hình biển diễn của một hình bình hành tùy ý cho trước [có thể là hình bình hành, hình vuông, hình chữ nhật, hình thoi, ].3. Một hình thang bất kì bao giờ cũng có thể coi là hình biển diễn của một hình thang tùy ý cho trước, miễn là tỉ số độ dài hai đáy của hình biểu diễn phải bằng tỉ số độ dài hai đáy của hình đã cho.4. Người ta thường dùng hình elip để biểu diễn hình tròn.C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP2.32. Hình chiếu song song của hai đường thẳng chéo nhau có thể song song với nhau hay không ? Hình chiếu song song của hai đường thẳng cắt nhau có song song với nhau hay không ?2.33. Trong mặt phẳng [ ] cho một tam giác ABC bất kì. Chứng minh rằng có thể xem tam giác ABC là hình chiếu song song của một tam giác đều nào đó.2.34. Vẽ hình biểu diễn của một hình lục giác đều.2.35. Hãy vẽ hình biểu diễn của một đường tròn cùng với hai đường kính vuông góc của đường tròn đó.2.36. Hãy chọn phép chiếu song song với phương chiếu và mặt phẳng chiếu thích hợp để hình chiếu song song của tứ diện cho trước là một hình bình hành.9CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM2.45. Các yếu tố nào sau đây xác định một mặt phẳng duy nhất?[A] Ba điểm; [B] Một điểm và một đường thẳng;[C] Hai đường thẳng cắt nhau; [D] Bốn điểm.2.46. Cho hai đường thẳng a và b. Điều kiện nào sau đây đủ để kết luận a và b chéo nhau?[A] a và b không có điểm chung;[B] a và b là hai cạnh của một hình tứ diện;[C] a và b nằm trên hai mặt phẳng phân biệt;[D] a và b không cùng nằm trên bất kì mặt phẳng nào.2.47. Cho tam giác ABC, lấy điểm I trên cạnh AC kéo dài [h.2.19]. Các mệnh đề nào sauđây là mệnh đề sai?[A] A ε [ABC];[B] I ε [ABC];[C] [ABC] = [BIC];[D] BI С [ABC].2.48. Cho tam giác ABC. Có thể xác định được bao nhiêu mặt phẳng chứa tất cả các đỉnhtam giác ABC?[A] 4; [B] 3; [C] 2; [D] 1.2.49. Trong không gian cho bốn điểm không đồng phẳng, có thể xác định nhiều nhất bao nhiêu mặt phẳng phân biệt từ các điểm đó?[A] 6; [B] 4; [C] 3; [D] 2.2.50. Cho hình chóp S.ABCD với đáy là tứ giác ABCD có các cạnh đối không song song.Giả sử AC ∩ BD = Ø và AD ∩ BC = I. Giao tuyến của hai mặt phẳng [SAC] và [SBD] là:[A] SC; [B] SB; [C] SO; [D] SI.2.51. Cho hình chóp S.ABCD với đáy là tứ giác ABCD. Thiết diện của mặt phẳng [ ] tùy ý với hình chóp không thể là:[A] Lục giác; [B] Ngũ giác;[C] Tứ giác; [D] Tam giác.2.52. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’. Có bao nhiêu cạnh của hình lập phương chéo nhau với đường chéo AC’ của hình lập phương?[A] 2; [B] 3; [C] 4; [D] 6.2.53. Cho hai đường thẳng phân biệt a và b trong không gian. Có bao nhiêu vị trí tương đối giữa a và b?[A] 1; [B] 2; [C] 3; [D] 4.2.54. Cho hai đường thẳng phân biệt cùng nằm trong một mặt phẳng. Có bao nhiêu vị trí tương đối giữa hai đường thẳng đó?[A] 1; [B] 2; [C] 3; [D] 4.2.55. Cho tứ diện ABCD. Gọi M, N, Q, R, S lần lượt là trung điểm các cạnh AC, BD, AB, CD, AD, BC. Bốn điểm nào sau đây không đồng phẳng?10ICBAHình 2.19[A] P, Q, R, S; [B] M, P, R, S;[C] M, R, S, N; [D] M, N, P, Q.2.56. Trong các mệnh đề sau đây, mệnh đề nào đúng?[A] Hai đường thẳng lần lượt nằm trên hai mặt phẳng phân biệt thì chéo nhau;[B] Hai đường thẳng không có điểm chung thì chéo nhau;[C] Hai đường thẳng chéo nhau thì không có điểm chung;[D] Hai đường thẳng phân biệt không song song thì chéo nhau.2.57. Cho hai đường thẳng a và b chéo nhau. Có bao nhiêu mặt phẳng chứa a và song song với b?[A] Vố số; [B] 2; [C] 1 ; [D] Không có mặt phẳng nào.2.58. Cho tứ diện ABCD. Điểm M thuộc đoạn AC. Mặt phẳng [ ] qua M song song với AB và AD. Thiết diện của [ ] với tứ diện ABCD là :[A] Hình tam giác; [B] Hình bình hành;[C] Hình chữ nhật; [D] Hình vuông.2.59. Cho các giả thiết sau đây. Giả thiết nào kết luận đường thẳng a song song với măt phẳng [ ]?[A] a // b và b // [ ]; [B] a ∩ [ ] = ø;[C] a // b và b С [ ]; [D] a // [β] và [β] // [ ].2.60. Trong các mệnh đề sau đây, tìm mệnh đề đúng.[A] Nếu [ ] // [β] và a С [ ]; b С [β] thì a // b; [B] Nếu a // [ ] và b // [β] thì a // b;[C] Nếu [ ] // [β] // và a С [ ]; thì a // [β]; [D] Nếu a // b và a С [ ], b С [β] thì [ ] // [β]. 2.61. Trong không gian, cho hai mặt phẳng phân biệt [ ] và [β]. Có bao nhiêu vị trí tương đối giữa [ ] và [β]?[A] 1; [B] 2; [C] 3 ; [D] 4.2.62. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành ABCD. Giao tuyến của hai mặt phẳng [SAD] và [SBC] là đường thẳng song song với đường thẳng nào sau đây?[A] AC; [B] BD; [C] AD; [D] SC.2.63. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành ABCD. Giả sử M thuộc đoạn thẳng SB. Mặt phẳng [ADM] cắt hình chóp S.ABCD theo thiết diện là hình:[A] Tam giác; [B] Hình thang;[C] Hình bình hành; [D] Hình chữ nhật.2.64. Cho tứ diện ABCD. Giả sử M thuộc đoạn BC. Một mặt phẳng [ ] qua M song song với AB và CD. Thiết diện của [ ] và hình tứ diện ABCD là :[A] Hình thang; [B] Hình bình hành;[C] Hình tam giác; [D] Hình ngũ giác.11CHƯƠNG IIIVECTƠ TRONG KHÔNG GIAN, QUAN HỆ VUÔNG GÓC TRONG KHÔNG GIAN§1. VECTƠ TRONG KHÔNG GIANA. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚI. CÁC ĐỊNH NGHĨA1. Vectơ, giá và độ dài của vectơ• Vectơ trong không gian là một đoạn thẳng có hướng.Kí hiệu AB chỉ vectơ có điểm đầu A, điểm cuối B. Vectơ còn được kí hiệu là a, b, x, y,…• Giá của vectơ là đường thẳng đi qua điểm đầu và điểm cuối của vectơ đó. Hai vectơ được gọi là cùng phương nếu giá của chúng song song hoặc trùng nhau. Ngược lại haivectơ có giá cắt nhau được gọi là hai vectơ không cùng phương. Hai vectơ cùng phương thì có thể cùng hướng hay ngược hướng.• Độ dài của vectơ là độ dài của đoạn thẳng có hai đầu mút là điểm đầu và điểm cuối của vectơ đó. Vectơ có độ dài bằng 1 được gọi là vectơ đơn vị. Ta kí hiệu độ dài của vectơ là AB . Như vậy AB = AB.2. Hai vectơ bằng nhau, vectơ - không• Hai vectơ a và b được gọi là bằng nhau nếu chúng có cùng độ dài và cùng hướng. Khi đó ta kí hiệu a = b.• “Vectơ-không” là một vectơ đặc biệt có điểm đầu và điểm cuối trùng nhau, nghĩa là với mọi điểm A tùy ý ta có AA = 0 và khi đó mọi đường thẳng đi qua điểm A đều chứa vectơ AA. Do đó ta quy ước mọi vectơ 0 đều bằng nhau, có độ dài bằng 0 và cùng phương, cùng hướng với mọi vectơ. Do đó, ta viết AA = BB với mọi điểm A, B tùy ý.II. PHÉP CỘNG VÀ PHÉP TRỪ VECTƠ1. Định nghĩa• Cho hai vectơ a và b. Trong không gian lấy một điểm A tùy ý, vẽ AB = a, BC = b. Vectơ AC được gọi là tổng của hai vectơ a và b, đồng thời được kí hiệu AC = AB +BC = a + b.12• Vectơ b là vectơ đối của a nếu b = a và a, b ngược hướng với nhau, kí hiệu b = -a.• a – b = a + [-b ].2. Tính chất• a + b = b + a [tính chất giao hoán]• [ a + b ] + c = a + [ b + c ] [tính chất kết hợp]• a + 0 = 0 + a = a [tính chất của vectơ 0 ]• a + [ -a ] = -a + a = 03. Các quy tắc cần nhớ khi tính toána] Quy tắc ba điểmVới ba điểm A, B, C bất kỳ ta có:AB + BC = ACBC = AC – ABBC = AC + [-AB ] = AC + BA = BA + AC [h.3.1]b] Quy tắc hình bình hànhVới hình bình hành ABCD ta có:AC = AB + AD [h.3.2]c] Quy tắc hình hộp Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’ với AB, AD, AA’ là bacạnh có chung đỉnh A và AC’ là đường chéo [h.3.3], ta có:AC’ = AB + AD + AA’d] Mở rộng quy tắc ba điểmCho n điểm A1, A2, … , An bất kì [h.3.4], ta có: A1A2 + A2A3 + … + An-1An = A1AnIII. PHÉP NHÂN VECTƠ VỚI MỘT SỐ1. Định nghĩa. Cho số k # 0 và vectơ a # 0. Tích của số k với vectơ a là một vectơ, kí hiệu là k a, cùng hướng vớí a nếu k > 0, ngược hướng với a nếu k < 0 và có độ dài bằng k . a.2. Tính chất. Với mọi vectơ a , b và mọi số m, n ta có :13ABCa + babHình 3.1ABCabHình 3.2Da+bABCbHình 3.3Da+cA’B’C’D’bac+A1A2A3A4A5A6AnAn-1Hình 3.4• m [ a + b ] = m a + m b ;• [ m + n ] a = m a + n a ;• m [ n a ] = [ mn ] a ;• 1. a = a ; [-1]. a = -a ;• 0. a = 0 ; k. 0 = 0.IV. ĐIỀU KIỆN ĐỒNG PHẲNG CỦA BA VECTƠ1. Khái niệm về sự đồng phẳng của ba vectơ trong không gianCho ba vectơ a, b, c đều khác 0 trong không gian. Từ một điểm O bất kì ta vẽ OA = a, OB = b, OC = c. Khi đó xảy ra hai trường hợp.• Trường hợp các đường thẳng OA, OB, OC không cùng nằm trong cùng một mặt phẳng, ta nói ba vectơ a, b, c không đồng phẳng.• Trường hợp các đường thẳng OA, OB, OC cùng nằm trong một mặt phẳng thì ta nói ba vectơ a, b, c đồng phẳng.2. Định nghĩaTrong không gian, ba vectơ được gọi là đồng phẳng nếu các giá của chúng cùng song song với một mặt thẳng.3. Điều kiện để ba vectơ đồng phẳngĐịnh lí 1. Trong không gian cho hai vectơ khôngcùng phương a, b và một vectơ c. Khi đó ba vectơ a, b, c đồng phẳng khi và chỉ khi có cặp số m, n sao cho c = m a + n b. Ngoài ra cặp số m, n là duy nhất [h.3.5].4. Phân tích [biểu thị] một vectơ theo ba vectơkhông đồng phẳngĐịnh lí 2Cho a, b, c là ba vectơ không đồng phẳng. Với mọi vectơ x trong không gian ta đều tìm được một bộ ba số m, n, p sao cho x = m a + n b + p c. Ngoài ra bộ ba số m, n, p làduy nhất.Cụ thể OX = x, OA = a, OB = b, OC = c [h.3.6]và OX = OA’ + OB’ + OC’ với OA’ = m a, OB’ = n b, OC’ = p c.Khi đó: x = m a + n b + p c.C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP3.1. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ cạnh a. Gọi O và O’ theo thứ tự làm tâm của hai hình vuông ABCD và A’B’C’D’.a] Hãy biểu diễn các vectơ AO, AO’ theo các vectơ có điểm đầu và điểm cuối là các đỉnh của hình lập phương đã cho.b] Chứng minh rằng AD + D’C’ + D’A’ = AB.14ABcCObamanbHình 3.5C’A’B ••A•CB’•xHình 3.63.2. Trong không gian cho điểm O và bốn điểm A, B, C, D phân biệt và không thẳng hàng. Chứng minh rằng điều kiện cần và đủ để bốn điểm A, B, C, D tạo thành một hình bình hành là:OA + OC = OB + OD3.3. Cho tứ diện ABCD. Gọi P và Q lần lượt là trung điểm của các cạnh AB và CD. Trên các cạnh AC và BD ta lần lượt lấy các điểm M, N sao cho= k [k>0]Chứng minh rằng ba vectơ PQ, PM, PN đồng phẳng.3.4. Cho hình lăng trụ tam giác ABC.A’B’C’ có độ dài cạnh bên bằng a. Trên các cạnh AA’, BB’, CC’ ta lấy tương ứng các điểm M, N, P sao cho AM + BN + CP = a.Chứng minh rằng mặt phẳng [MNP] luôn luôn đi qua một điểm cố định.3.5. Trong không gian cho hai hình bình hành ABCD và A’B’C’D’ chỉ có chung nhau một điểm A. Chứng minh rằng các vectơ BB’, CC’, DD’ đồng phẳng.3.6. Trên mặt phẳng [ ] cho hình bình hành A1B1C1D1. Về một phía đối với mặt phẳng [ ] ta dựng hình bình hành A2B2C2D2. Trên các đoạn A1A2, B1B2, C1C2, D1D2 ta lần lượt lấy các điểm A, B, C, D sao cho= = 3Chứng minh rằng tứ giác ABCD là hình bình hành.3.7. Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’ có P và R lần lượt là trung điểm các cạnh AB và A’D’. Gọi P’, Q, Q’, R’ lần lượt là tâm đối xứng của các hình bình hành ABCD, CDD’C’, A’B’C’D’, ADD’A’.a] Chứng minh rằng PP’ + QQ’ + RR’ = 0b] Chứng minh hai tam giác PQR và P’Q’R’ có trọng tâm trùng nhau.§2. HAI ĐƯỜNG THẲNG VUÔNG GÓCA. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚI. TÍCH VÔ HƯỚNG CỦA HAI VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN1. Góc giữa hai vectơ15AMACBNBD=AA1AA2BB1BB2=CC1CC2DD1DD2=Cho u và v là hai vectơ trong không gian. Từ một điểm A bất kì vẽ AB = u, AC = v.Khi đó ta gọi góc BAC [0o ≤ BAC ≤ 180o] là góc giữa hai vectơ u và v, kí hiệu [ u, v ]. Ta có : [ u, v ] = BAC [h.3.15].2. Tích vô hướngTích vô hướng của hai vectơ u và v đều khác vectơ 0 trongkhông gian là một số được kí hiệu là u . v xác định bởi :u . v = u . v . cos[ u, v ]Nếu u = 0 hoặc v = 0 thì ta quy ước u . v = 0.3. Tính chấtVới ba vectơ a, b, c bất kì trong không gian và với mọi số k ta có :• a . b = b . a [tính chất giao hoán] ;• a .[ b + c ] = a . b + a . c [tính chất phân phối đối với phép cộng vectơ] ;• [k a ] b = k[ a . b ] = a .k b ;• a 2 ≥ 0; a 2 = 0 a = 0.4. Vectơ chỉ phương của đường thẳng• Vectơ a # 0 được gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng d nếu giá của vectơ a song song hoặc trùng với đường thẳng d.• Nếu a là vectơ chỉ phương của đường thẳng d thì vectơ k a với k # 0 cũng là vectơ chỉ phương của d.• Một đường thẳng d trong không gian hoàn toàn được xác định nếu biết một điểm A thuộc d và một vectơ chỉ phương a của d.5. Một số ứng dụng của tích vô hướng• Tính độ dài của đoạn thẳng AB: AB = AB = AB.• Xác định góc giữa hai vectơ u và v bằng cos[ u, v ] theo công thức:cos[ u, v ] = II. GÓC GIỮA HAI ĐƯỜNG THẲNGGóc giữa hai đường thẳng a và b trong không gian là góc giữa hai đường thẳng a’ và b’ cùng đi qua một điểm bất kì lần lượt song song với a và b.III. HAI ĐƯỜNG THẲNG VUÔNG GÓC• Hai đường thẳng a và b được gọi là vuông góc với nhau nếu góc giữa chúng bằng 90o. Ta kí hiệu a ┴ b hoặc b ┴ a .• Nếu u và v lần lượt là các vectơ chỉ phương của hai đường thẳng a và b thì a ┴ b u . v = 016 u . v u . v2CBAaHình 3.15• Nếu a // b và c vuông góc với một trong hai đường thẳng đó thì c vuông góc với đường thẳng còn lại.C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP3.8. Cho tứ diện ABCD. Gọi G là trọng tâm của tam giác ABC. Chứng minh rằng GD . GA + GD . GB + GD . GC = 03.9. Cho tứ giác ABCD. Gọi M, N, P, Q lần lượt là trung điểm của các đoạn AC, BD, BC, AD và có MN = PQ. Chứng minh rằng AB ┴ CD.3.10. Cho hình chóp tam giác S.ABC có SA = SB = SC = AB = AC = a và BC = a 2.Tính góc giữa hai vectơ AB và SC.3.11. Cho hình chóp S.ABC có SA = SB = SC = AB = AC = a và BC = a 2. Tính góc giữa hai đường thẳng AB và SC.3.12. Chứng minh rằng một đường thẳng vuông góc với một trong hai đường thẳng song song thì vuông góc với đường thẳng kia.3.13. Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’ có tất cả các cạnh đều bằng nhau [hình hộp như vậy còn được gọi là hình hộp thoi]. Chứng minh rằng AC ┴ B’D’.3.14. Cho hình hộp thoi ABCD.A’B’C’D’ có tất cả các cạnh bằng a và ABC = B’BA = B’BC = 60o. Chứng minh tứ giác A’B’CD là hình vuông.3.15. Cho tứ diện ABCD trong đó AB ┴ AC, AB ┴ BD. Gọi P và Q lần lượt là trung điểm của AB và CD. Chứng minh rằng AB và PQ vuông góc với nhau.§3. ĐƯỜNG THẲNG VUÔNG GÓC VỚI MẶT PHẲNG A. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚI. ĐƯỜNG THẲNG VUÔNG GÓC VỚI MẶT PHẲNGĐường thẳng d được gọi là vuông góc với mặt phẳng [ ] nếu d vuông góc với mọi đường thẳng nằm trong [ ].Khi đó ta còn nói [ ]  vuông góc với d và kí hiệu d ┴ [ ] hoặc [ ]  ┴ d.II. ĐIỀU KIỆN ĐỂ ĐƯỜNG THẲNG VUÔNG GÓC VỚI MẶT PHẲNGNếu đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau nằm trong mặt phẳng [ ] thìd vuông góc với [ ].III. TÍNH CHẤT171. Có duy nhất một mặt phẳng đi qua một điểm cho trước và vuông góc với một đường thẳng cho trước.2. Có duy nhất một đường thẳng đi qua một điểm cho trước và vuông góc với một mặt phẳng cho trước.IV. SỰ LIÊN QUAN GIỮA QUAN HỆ VUÔNG GÓCVÀ QUAN HỆ SONG SONG1. a] Cho hai đường thẳng song song. Mặt phẳng nào vuông góc với đường thẳng nàythì cũng vuông góc với đường thẳng kia.b] Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một mặt phẳng thì song song với nhau.2. a] Cho hai mặt phẳng song song. Đường thẳng nào vuông góc với mặt phẳng này thì cũng vuông góc với mặt phẳng kia.b] Hai mặt phẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thì song song với nhau.3. a] Cho đường thẳng a và mặt phẳng [ ] song song với nhau. Đường thẳng nào vuông góc với [ ] thì cũng vuông góc với a.b] Nếu một đường thẳng và một mặt phẳng [không chứa đường thẳng đó] cùng vuông góc với một đường thẳng khác thì chúng song song với nhau.V. PHÉP CHIẾU VUÔNG GÓC VÀ ĐỊNH LÍ BA ĐƯỜNG VUÔNG GÓC.1. Định nghĩa. Cho đường thẳng d vuông góc với mặt phẳng [ ]. Phép chiếu song song theo phương d lên mặt phẳng [ ] được gọi là  phép chiếu vuông góc lên mặt phẳng [ ].2. Định lí ba đường vuông góc. Cho đường thẳng a nằm trong mặt phẳng [ ] và b làđường thẳng không thuộc [ ] đồng thời không vuông góc với [ ]. Gọi b’ là hình  chiếu vuông góc của b trên [ ]. Khi đó a vuông góc với b khi và chỉ khi a vuông góc với b’.3. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳngCho đường thẳng d và mặt phẳng [ ]. Ta có định nghĩa:• Nếu đường thẳng d vuông góc với mặt phẳng [ ] thì ta nói rằng góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng [ ] bằng 90o.• Nếu đường thẳng d không vuông góc với mặt phẳng [ ] thì góc giữa d và hình chiếu d’ của nó trên [ ] được gọi là  góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng [ ].Lưu ý rằng góc giữa đường thẳng và mặt phẳng không vượt quá 90o.C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP3.16. Một đoạn thẳng AB không vuông góc với mặt phẳng [ ] cắt mặt phẳng này tại trung điểm O của đoạn thẳng đó. Các đường thẳng vuông góc với [ ] qua A và B lần lượt cắt mặt phẳng [ ] tại A’ và B’.Chứng minh ba điểm A’, O, B’ thẳng hàng và AA’ = BB’.183.17. Cho tam giác ABC. Gọi [ ] là mặt phẳng vuông góc với đường thẳng CA tại A và [β] là mặt phẳng vuông góc với đường thẳng CB tại B. Chứng minh rằng hai mặt phẳng [ ] và [β] cắt nhau và giao tuyến d của chúng vuông góc với mặt phẳng [ABC].3.18. Cho hình lăng trụ tam giác ABC.A’B’C’. Gọi H là trực tâm của tam giác ABC và biết rằng A’H vuông góc với mặt phẳng [ABC]. Chứng minh rằng:a] AA’ ┴ BC và AA’ ┴ B’C’.b] Gọi MM’ là giao tuyến của mặt phẳng [AHA’] với mặt bên BCC’B’, trong đó M ε BC và M’ ε B’C’. Chứng minh rằng tứ giác BCC’B’ là hình chữ nhật và MM’ là đường cao của hình chữ nhật đó.3.19. Hình chóp tam giác S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại A và có cạnh bên SAvuông góc với mặt phẳng đáy là [ABC]. Gọi D là điểm đối xứng của điểm B qua trung điểm O của cạnh AC. Chứng minh rằng CD ┴ CA và CD ┴ [SCA].3.20. Hai tam giác cân ABC và DBC nằm trong hai mặt phẳng khác nhau có chung cạnh đáy BC tạo nên tứ diện ABCD. Gọi I là trung điểm của cạnh BC.a] Chứng minh BC ┴ AD.b] Gọi AH là đường ca của tam giác ADI.Chứng minh rằng AH vuông góc với mặt phẳng [BCD].3.21. Chứng minh rằng tập hợp những điểm cách đều ba đỉnh của tam giác ABC là đườngthẳng d vuông góc với mặt phẳng [ABC] tại tâm O của đường tròn [C] ngoại tiếp tam giác ABC đó.§4. HAI MẶT PHẲNG VUÔNG GÓCA. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚI. GÓC GIỮA HAI MẶT PHẲNGGóc giữa hai mặt phẳng là góc giữa hai đường thẳng lần lượt vuông góc với hai mặt phẳng đó.Nếu hai mặt phẳng song song hoặc trùng nhau thì ta nói rằng góc giữa hai mặt phẳng đó bằng 0o.• Xác định góc giữa hai mặt phẳng cắt nhau:Cho hai mặt phẳng [ ] và [β] cắt nhau theo giao tuyến c. Từ một điểm I bất kì trên c ta dựng đường thẳng a trong [ ] vuông góc với c và dựng đường thẳng b trong [β] vuông góc với c. Khi đó góc giữa [ ] và [β] là góc giữa hai đường thẳng a và b.• Diện tích hình chiếu của đa giác: S’ = Scosφ[Với S là diện tích đa giác nằm trong [ ], S’ là diện tích hình chiếu vuông góc của đa giác đó trên ] [β], φ là góc giữa [ ] và [β].19II. HAI MẶT PHẲNG VUÔNG GÓC1. Định nghĩaHai mặt phẳng [ ] và [β] được gọi là vuông góc với nhau nếu góc giữa hai mặt phẳng đó là một góc vuông.Khi đó ta kí hiệu [ ] ┴ [β] hoặc [β] ┴ [ ].2. Tính chấta] Điều kiện cần và đủ để hai mặt phẳng vuông góc với nhau là mặt phẳng này chứa một đường thẳng vuông góc với mặt phẳng kia.b] Nếu hai mặt phẳng vuông góc với nhau thì bất cứ đường thẳng nào nằm trong mặt phẳng này và vuông góc với giao tuyến thì vuông góc với mặt phẳng kia.c] Cho hai mặt thẳng [ ] và [β] vuông góc với nhau. Nếu từ một điểm thuộc mặt phẳng [ ] ta dựng một đường thẳng vuông góc với mặt phẳng [β] thì đường thẳng này nằm trong mặt phẳng [ ].d] Nếu hai mặt phẳng cắt nhau và cùng vuông góc với một mặt phẳng thì giao tuyến của chúng vuông góc với mặt phẳng đó.III. HÌNH LĂNG TRỤ ĐỨNG, HÌNH HỘP CHỮ NHẬT,HÌNH LẬP PHƯƠNGHình lăng trụ đứng là hình lăng trụ có các cạnh bên vuông góc với các mặt đáy.Hình hộp chữ nhật là hình lăng trụ đứng có đáy là hình chữ nhật.Hình lập phương là hình lăng trụ đứng có đáy là hình vuông và các mặt bên đều là hình vuông.IV. HÌNH CHÓP ĐỀU VÀ HÌNH CHÓP CỤT ĐỀUHình chóp đều là hình chóp có đáy là một đa giác đều và có chân đường cao trùng vớitâm của đa giác đáy.Phần của hình chóp đều nằm giữa đáy và một thiết diện song song với đáy cắt tất cả các cạnh bên của hình chóp đều được gọi là hình chóp cụt đều.Hai đáy của hình chóp cụt đều là hai đa giác đều đồng dạng với nhau.C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP3.22. Hình hộp ABCD.A’B’C’D’ có tất cả các cạnh đều bằng nhau. Chứng minh rằng AC ┴ B’D’, AB’ ┴ CD’ và AD’ ┴ CB’. Khi nào mặt phẳng [AA’C’C] vuông góc với mặt phẳng [BB’D’D]?3.23. Cho tứ diện ABCD có ba cặp cạnh đối diện bằng nhau là AB = CD, AC = BD và AD = BC. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của AB và CD. Chứng minh MN ┴ AB và MN ┴ CD. Mặt phẳng [CDM] có vuông góc với mặt phẳng [ABN] không ? Vì sao?3.24. Chứng minh rằng nếu tứ diện ABCD có AB ┴ CD và AC ┴ BD thì AD ┴ BC.3.25. Cho tam giác ABC vuông tại B. Một đoạn thẳng AD vuông góc với mặt phẳng [ABC]. Chứng minh rằng mặt phẳng [ABD] vuông góc với mặt phẳng [BCD].20Từ điểm A trong mặt phẳng [ABD] ta vẽ AH vuông góc với BD, chứng minh rằng AH vuông góc với mặt phẳng [BCD].3.26. Hình chóp S.ABCD có đáy là hình thoi ABCD cạnh a và có SA = SB = SC = a. Chứng minh:a] Mặt phẳng [ABCD] vuông góc với mặt phẳng [SBD];b] Tam giác SBD là tam giác vuông tại S.3.27. a] Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ cạnh a. Chứng minh rằng đường thẳng AC’ vuông góc với mặt phẳng [A’BD] và mặt phẳng [ACC’A’] vuông góc với mặt phẳng [A’BD].b] Tính đường chéo AC’ của hình lập phương đã cho.3.28. Cho hình chóp đều S.ABC. Chứng minh:a] Mỗi cạnh bên của hình chóp đó vuông góc với cạnh đối diện;b] Mỗi mặt phẳng chứa một cạnh bên và đường cao của hình chóp đều vuông góc với cạnh đối diện.3.29. Tứ diện SABC có SA vuông góc với mặt phẳng [ABC]. Gọi H và K lần lượt là trực tâm của tam giác ABC và SBC. Chứng minh rằng :a] AH, SK và BC đồng quy.b] SC vuông góc với mặt phẳng [BHK] và [SAC] ┴ [BHK].c] HK vuông góc với mặt phẳng [SBC] và [SBC] ┴ [BHK].3.30. Tứ diện SABC có ba đỉnh A, B, C tạo thành tam giác vuông cân đỉnh B và AC = 2a,có cạnh SA vuông góc với mặt phẳng [ABC] và SA = a.a] Chứng minh mặt phẳng [SAB] vuông góc với mặt phẳng [SBC].b] Trong mặt phẳng [SAB] vẽ AH vuông góc với SB tại H, chứng minh AH ┴ [SBC].c] Tính độ dài đoạn AH.d] Từ trung điểm O của đoạn AC vẽ OK vuông góc với [SBC] cắt [SBC] tại K. Tính độ dài đoạn OK.3.31. Hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD tâm O và có cạnh SA vuông góc với mặt phẳng [ABCD]. Giả sử [ ] là mặt phẳng đi qua A và vuông góc với cạnh SC, [ ] cắt SC tại I.a] Xác định giao điểm K của SO với mặt phẳng [ ].b] Chứng minh mặt phẳng [SBD] vuông góc với mặt phẳng [SAC] và BD // [ ].c] Xác định giao tuyến d của mặt phẳng [SBD] và mặt phẳng [ ]. Tìm thiết diện cắt hình chóp S.ABCD bởi mặt phẳng [ ].3.32. Hình chóp S.ABCD có đáy là hình thang vuông ABCD vuông tại A và D, có AB = 2a, AD = DC = a, có cạnh SA vuông góc với mặt phẳng [ABCD] và SA = a.a] Chứng minh mặt phẳng [SAD] vuông góc với mặt phẳng [SDC], mặt phẳng [SAC] vuông góc với mặt phẳng [SCB].b] Gọi φ là góc giữa hai mặt phẳng [SBC] và [ABCD], tính tangφ.21c] Gọi [ ] là mặt phẳng chứa SD và vuông góc với mặt phẳng [SAC]. Hãy xác định [ ] và xác định thiết diện của hình chóp S.ABCD với [ ]. §5. KHOẢNG CÁCHA. CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚI. ĐỊNH NGHĨA1. Cho một điểm O và đường thẳng a. Trong mặt phẳng [O, a] gọi H là hình chiếu của O trên a. Khi đó khoảng cách giữa hai điểm O và H được gọi là khoảng cách từ điểm O đến đường thẳng a, kí hiệu là d[O, a].2. Khoảng cách từ một điểm O đến mặt phẳng [ ] là khoảng cách giữa hai điểm O và H, với H là hình chiếu vuông góc của O lên [ ], kí hiệu là d[O, [ ]]. 3. Khoảng cách giữa đường thẳng a và mặt phẳng [ ] song song với a là khoảng cách từ một điểm bất kì thuộc a tới mặt phẳng [ ], kí hiệu là d[a, [ ]]. 4. Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song [ ] và [β], kí hiệu d[[ ], [β]], là  khoảng cách từ một điểm bất kì của mặt phẳng này đến mặt phẳng kia.d[[ ], [β]] = d[M, [β]] với M ε [ ] d[[ ], [β]] = d[N, [ ]] với N ε [β] 5. Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau là độ dài của đoạn vuông góc chungcủa hai đường thẳng đó.II. LƯU Ý.1. Tính khoảng cách có thể áp dụng trực tiếp định nghĩa hoặc tính gián tiếp, chẳng hạn có thể tính được đường cao của một tam giác [khoảng cách từ đỉnh tới đáy] nếu biết diện tích và số đo độ dài cạnh đáy của tam giác đó.2. Trước khi tính toán, cần xác định rõ yếu tố cần tính khoảng cách.C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP3.33. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ cạnh a. Chứng minh rằng khoảng cách từ các điểm A’, B, D, C, B’, D’ tới đường chéo AC’ bằng nhau. Tính khoảng cách đó.3.34. Hình chóp S.ABC có đáy là hình vuông ABCD cạnh a. Các cạnh bên SA = SB = SC = SD = a 2. Gọi I và K lần lượt là trung điểm của AD và BC. a] Chứng minh mặt phẳng [SIK] vuông góc với mặt phẳng [SBC].b] Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AD và SB.223.35. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’.a] Chứng minh đường thẳng BC’ vuông góc với mặt phẳng [A’B’CD].b] Xác định và tính độ dài đoạn vuông góc chung của AB’ và BC’.3.36. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là nửa lục giác đều ABCD nội tiếp trong đường tròn đường kính AD = 2a và có cạnh SA vuông góc với mặt phẳng đáy [ABCD] vớiSA = a 6.a] Tính các khoảng cách từ A và B đến mặt phẳng [SCD].b] Tính khoảng cách từ đường thẳng AD đến mặt phẳng [SBC].3.37. Tính khoảng cách giữa hai cạnh đối trong một tứ diện đều cạnh a.3.38. Tính khoảng cách giữa hai cạnh AB và CD của hình tứ diện ABCD biết rằng AC = BC = AD = BD = a và AB = p, CD = q.3.39. Hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng 3a, cạnh bên bằng 2a. Gọi G là trọng tâm của tam giác đáy ABC.a] Tính khoảng cách từ S tới mặt phẳng đáy [ABC].b] Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và SG.3.40. Cho hình lăng trụ tam giác ABC.A’B’C’ có tất cả các cạnh bên và cạnh đáy đều bằng a. Các cạnh bên của lăng trụ tạo với mặt phẳng đáy góc 60o và hình chiếu vuông góc của đỉnh A lên mặt phẳng [A’B’C’] trùng với trung điểm của cạnh B’C’.a] Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng đáy của lăng trụ.b] Chứng minh rằng mặt bên BCC’B’ là một hình vuông.CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ÔN TẬP CHƯƠNG III3.41. Trong các mệnh đề sau đây mệnh đề nào đúng? Mệnh đề nào sai?a] Cho hai đường thẳng a và b song song với nhau. Nếu có một đường thẳng d vuông góc với a thì d vuông góc với b.b] Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một mặt phẳng thì chúng song song với nhau.c] Một mặt phẳng [ ] và một đường thẳng a cùng vuông góc với đường thẳng b thì a // [ ].d] Hai mặt phẳng [ ] và [β] phân biệt cùng vuông góc với một mặt phẳng [γ] thì [ ] // [β].e] Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thì chúng song song với nhau.f] Hai mặt phẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thì chúng song song với nhau.3.42. Xét các mệnh đề sau đây xem mệnh đề nào đúng, mệnh đề nào sai?23a] Qua một điểm, có duy nhất một mặt phẳng vuông góc với một mặt phẳng cho trước.b] Qua một đường thẳng, có duy nhất một mặt phẳng vuông góc với một đường thẳng cho trước.c] Qua một điểm, có duy nhất một mặt phẳng vuông góc với một đương thẳng cho trước.d] Cho hai đường thẳng a và b. Nếu có mặt phẳng [ ] không chứa cả a và b thì a và b chéo nhau.3.43. Trên mặt phẳng [ ] cho hình vuông ABCD. Các tia Ax, By, Cz, Dt vuông góc với mặt phẳng [ ] và nằm về một phía đối với mặt phẳng [ ]. Một mặt phẳng [β] lần  lượt cắt Ax, By, Cz, Dt tại A’, B’, C’, D’.a] Tứ giác A’B’C’D’ là hình gì? Chứng minh rằng AA’ + CC’ = BB’ + DD’.b] Chứng minh rằng điều kiện để tứ giác A’B’C’D’ là hình thoi là nó có hai đỉnh đối diện cách đều mặt phẳng [ ].c] Chứng minh rằng điều kiện để tứ giác A’B’C’D’ là hình chữ nhật là nó có hai đỉnh kề nhau cách đều mặt phẳng [ ].3.44. Hình chóp tam giác S.ABC có đáy là tam giác đều ABC cạnh 7a, có cạnh SC vuônggóc với mặt phẳng đáy [ABC] và SC = 7a.a] Tính góc giữa SA và BC.b] Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau SA và BC.3.45. Cho tứ diện ABCD. Chứng minh rằng AB vuông góc với CD khi và chỉ khi AC2 + BD2 = AD2 + BC23.46. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’. Hãy tính góc của các cặp đường thẳng sau đây :a] AB’ và BC’ ; b] AC’ và CD’.3.47. Cho hai tia Ax và By vuông góc với nhau nhận AB làm đoạn vuông góc chung. GọiM và N là hai điểm di động lần lượt trên Ax và By sao cho AM + BN = MN.Đặt AB = 2a, gọi O là trung điểm của AB và H là hình chiếu vuông góc của điểm Otrên đường thẳng MN.a] Chứng minh rằng OH = a, HM = AM, HN = BN.b] Gọi Bx’ là tia song song và cùng chiều với tia Ax và K là hình chiếu vuông góc của H trên mặt phẳng [Bx’, By]. Chứng minh BK là phân giác của góc x’By.c] Chứng minh điểm H nằm trên một đường tròn cố định.3.48. Hình thoi ABCD tâm O, có cạnh a và có OB = . Trên đường thẳng vuông góc với mặt phẳng [ABCD] tại O ta lấy một điểm S sao cho SB = a.a] Chứng minh tam giác SAC là tam giác vuông và SC vuông góc với BD.b] Chứng minh [SAD] ┴ [SAB], [SCB] ┴ [SCD].24a 3 3c] Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SA và BD.CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM3.49. Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’ với tâm O. Hãy chỉ ra đẳng thức sai trong các đẳng thức sau đây:[A] AC’ = AB + AD + AA’; [B] AB + BC’ + CD + D’A = 0;[C] AB + AA’ = AD + DD’; [D] AB + BC + CC’ = AD’ + D’O + OC’.3.50. Cho hình lăng trụ tam giác ABC.A’B’C’. Đặt AA’ = a, AB = b, AC = c, BC = d. Trong các biểu thức vectơ sau đây, biểu thức nào là đúng?[A] a = b + c; [B] a + b + c + d = 0;[C] b + c – d = 0; [D] a + b + c = d.3.51. Cho tứ diện đều ABCD có cạnh bằng a. Hãy chỉ ra mệnh đề sai trong các mệnh đề sau đây:[A] AB . AC = ; [B] AB ┴ CD hay AB . CD =0;[C] AB + CD + BC + DA = 0; [D] AC . AD = AC . CD.3.52. Hãy chọn mệnh đề đúng trong các mệnh đề sau đây:[A] Cho hình chóp S.ABCD. Nếu có SB + SD = SA + SC thì tứ giác ABCD là hình bình hành;[B] Tứ giác ABCD là hình bình hành nếu AB = CD;[C] Tứ giác ABCD là hình bình hành nếu AB + BC + CD + DA = 0;[D] Tứ giác ABCD là hình bình hành nếu AB + AC = AD.3.53. Hãy tìm mệnh đề sai trong các mệnh đề sau đây:[A] Ba vectơ a, b, c đồng phẳng nếu có một trong ba vectơ đó bằng vectơ 0;[B] Ba vectơ a, b, c đồng phẳng nếu có hai trong ba vectơ đó cùng phương;[C] Trong hình hộp ABCD.A’B’C’D’ ba vectơ AB’, C’A’, DA’ đồng phẳng;[D] Vectơ x = a + b + c luôn luôn đồng phẳng với hai vectơ a và b.3.54. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ có cạnh bằng a. Hãy tìm mệnh đề sai trong những mệnh đề sau đây:[A] AC’ = a 3; [B] AD’ . AB’ = a2;[C] AB’ . CD’ = 0; [D] 2 AB + B’C’ + CD + D’A’ = 0.3.55. Trong các mệnh đề sau đây, mệnh đề nào là sai?[A] Cho hai vectơ không cùng phương a và b. Khi đó ba vectơ a, b, c đồng phẳng khivà chỉ khi có cặp số m, n sao cho c = m a + n b , ngoài ra cặp số m, n là duy nhất.[B] Nếu có m a + n b + p c = 0 và một trong ba số m, n, p khác 0 thì ba vectơ a, b, c đồng phẳng.25 a2 2