Giải Toán 11 Bài 4: Hai mặt phẳng song song
Lời giải:
Bề mặt trên của mỗi bậc thang được đặt song song với mặt đất.
1. Hai mặt phẳng song song
a) Có ba điểm chung không thẳng hàng.
b) Là hai mặt phẳng phân biệt và có một điểm chung.
c) Không có bất kì điểm chung nào.
Lời giải:
a) Các cặp mặt phẳng có ba điểm chung không thẳng hàng là: (ABCD) và (AA’D’D); (ABCD) và (AA’B’B); (ABCD) và (BB’C’C); (ABCD) và (CC’D’D); (A’B’C’D’) và (AA’D’D); (A’B’C’D’) và (AA’B’B); (A’B’C’D’) và (BB’C’C); (A’B’C’D’) và (CC’D’D).
b) Các cặp mặt phẳng là hai mặt phẳng phân biệt và có một điểm chung là: (ABCD) và (A’BC’); (ABCD) và (D’AB’); (ABCD) và (A’CD’); (ABCD) và (A’DC’); (A’B’C’D’) và (AB’C); (A’B’C’D’) và (DA’B); (A’B’C’D’) và (AC’D); (A’B’C’D’) và (AD’C).
c) Các cặp mặt phẳng không có bất kì điểm chung nào là: (ABCD) và (A’B’C’D’); (AA’D’D) và (BB’C’C); (AA’B’B) và (DD’C’C).
Lời giải:
Các mặt phẳng song song có trong căn phòng ở Hình 4 là mặt phẳng các kệ sách.
2. Điều kiện để hai mặt phẳng song song
a) Gải thích tại sao đường thẳng c phải cắt ít nhất một trong hai đường thẳng a, b. Điều này có trái với giả thiết a và b cùng song song với (Q) không?
b) Rút ra kết luận về số điểm chung và vị trí tương đối của (P) và (Q).
Lời giải:
a) Ta có: a // (Q) , a ⊂ (P) và (P) ∩ (Q) = {c} nên a // c.
Vì a, b và c đồng phẳng và a // c, a cắt b nên c phải cắt b.
Điều này trái với giả thiết a và b cùng song song với (Q) vì nếu lập luận như trên thay đường thẳng a bằng đường thẳng b thì b phải song song với c.
b) Do đó (P) và (Q) không có điểm chung vì vậy (P) // (Q).
Lời giải:
Trong mặt phẳng (ABC) có EF // BC (tính chất đường trung bình của tam giác ABC) suy ra EF // (BDC).
Trong mặt phẳng (ABD) có HE // BD ( tính chất đường trung bình của tam giác ABD) suy ra HE // (BDC).
Ta có EF và HE cắt nhau tại E và cùng nằm trong mặt phẳng (EFH) nên (EFH) // (BCD).
3. Tính chất của hai mặt phẳng song song
Hoạt động khám phá 3 trang 115 Toán 11 Tập 1:
a) Cho điểm A ở ngoài mặt phẳng (Q). Trong (Q) vẽ hai đường thẳng cắt nhau a’ và b’. Làm thế nào để vẽ hai đường thẳng a và b đi qua A và song song với (Q)?
b) Có nhận xét gì về mối liên hệ giữa mp(a, b) và (Q)?
Lời giải:
a) Để vẽ được đường thẳng a đi qua A và song song với mặt phẳng (Q) ta làm như sau: Từ điểm A vẽ đường thẳng a song song với đường thẳng a’ mà a’ nằm trong (Q) nên thỏa mãn a // (Q).
Tương tự từ điểm A vẽ đường thẳng b song song với đường thẳng b’ mà b’ nằm trong (Q) nên thỏa mãn b // (Q).
b) Ta có a, b ⊂ mp(a, b), a ∩ b = {A}, a // (Q) và b // (Q) nên mp(a, b) // (Q).
Lời giải:
Ta có: (P) // (Q) và a ⊂ (P) nên a // (Q).
Ta lại có (R) ∩ (Q) = b nên a // b.
Lời giải:
+) Gọi M là giao điểm của mặt phẳng (α) với AC.
Trong mặt phẳng (ABCD), từ điểm M kẻ đường thẳng song song với BD cắt AD và AB tại E và F.
Trong mặt phẳng (SAB), từ điểm F kẻ đường thẳng song song với SB cắt SA tại H.
Trong mặt phẳng (SAD), nối điểm E và H ta được mặt phặng (EFH) chính là mặt phẳng (α) cần dựng.
+) Xét tam giác ABD, có: EF // BD nên (định lí Thales).
Xét tam giác SAB, có: FH // SB nên (định lí Thales).
Xét tam giác SAD, có: EH // SD nên (định lí Thales).
Suy ra
Mà tam giác SBD là tam giác đều nên BD = SB = SD.
Do đó EF = FH = EH. Vì vậy giao tuyến của (α) với hình chóp SABCD là hình tam giác đều.
Lời giải:
Các giao tuyến của mặt cắt (P) với các lớp bánh tạo ra các đường thẳng song song.
Bởi gì các lớp bánh là các mặt phẳng song song, mặt phẳng (P) cắt các lớp bánh này tạo ra các giao tuyến song song.
4. Định lí Thalès trong không gian
a) Trong tam giác ACC’, có nhận xét gì về mối liên hệ giữa và ?
b) Trong tam giác AA’C’, có nhận xét gì về mối liên hệ giữa và ?
c) Từ đó, nêu nhận xét về mối liên hệ giữa các tỉ số .
Lời giải:
a) Mặt phẳng (ACC’) cắt (Q) và (R) lần lượt tại BB1 và CC’nên BB1 // CC’.
Áp dụng định lí Thales trong tam giác ACC’, ta có: (1).
b) Mặt phẳng (AA’C’) cắt (P) và (Q) lần lượt tại AA’ và B’B1 nên B’B1 // AA’.
Áp dụng định lí Thales trong tam giác AA’C’, ta có: (2).
c) Từ (1) và (2), ta có:
Áp dụng tính chất dãy tỉ số bằng nhau ta được:
Lời giải:
+) Ta có: mặt phẳng (MM’M”) // (NN’N”) // (ABC)
Áp dụng định lí Thales trong không gian, ta được:
⇒ SM’ = và SM” = .
+) Áp dụng định lí Thales trong không gian, ta được:
⇒ M’N’ = 4 và M”N” = 5.
+) Ta có: N”C = SC – SM” – M”N” = 15 – – 5 = .
5. Hình lăng trụ và hình hộp
Lời giải:
Hình dạng của các đồ vật trên đều có đặc điểm là:
+) Có hai đáy là hai mặt song song với nhau.
+) Các mặt bên là các hình chữ nhật.
+) Các cạnh bên có độ dài bằng nhau.
a) Bốn mặt bên và mặt đáy còn lại của hình lăng trụ là các hình bình hành;
b) Các mặt AA’C’C và BB’D’D là hình bình hành;
c) Bốn đoạn thẳng A’C, AC’, B’D, BD’ có cùng trung điểm.
Lời giải:
Nội dung đang được cập nhật...
Lời giải:
+) Ta có: (ABCD) // (A’B’C’D’)
(α) ∩ (ABCD) = MN
(α) ∩ (A’B’C’D’) = QR
⇒ MN // QR.
+) Ta có: (AA’D’D) // (BB’C’C)
(α) ∩ (AA’D’D) = MS
(α) ∩ (BB’C’C) = PQ
⇒ MS // PQ.
+) Ta có: (AA’B’B) // (DD’C’C)
(α) ∩ (AA’B’B) = NP
(α) ∩ (DD’C’C) = SR
⇒ NP // SR.
Vận dụng 3 trang 119 Toán 11 Tập 1: Tìm hình lăng trụ có thể lấy một mặt bất kì làm mặt đáy.
Lời giải:
Hình lăng trụ bất kì có thể lấy một mặt bất kì làm mặt đáy là hình lập phương.
Bài tập
AA’ + CC’ = BB’ + DD’.
Lời giải:
+) Ta có:
(AA’B’B) // (DD’C’C)
(Q) ∩ (AA’B’B) = A’B’
(Q) ∩ (DD’C’C) = D’C’
⇒ A’B’ // D’C’ (1).
+) Tương tự ta có:
(AA’D’D) // (BB’C’C)
(Q) ∩ (AA’D’D) = A’D’
(Q) ∩ (BB’C’C) = B’C’
⇒ A’D’ // B’C’ (2).
Từ (1) và (2) suy ra tứ giác A’B’C’D’ là hình bình hành.
Gọi O và O’ lần lượt là tâm của các hình bình hành ABCD và A’B’C’D’ nên O là trung điểm của AC và BD và O’ là trung điểm của A’C’ và B’D’.
+) Xét tứ giác ACC’A’, có: CC’ // AA’ nên ACC’A’ là hình thang, O là trung điểm của AC và O’ là trung điểm của A’C’ nên OO’ là đường trung bình của hình thang suy ra: (1).
+) Xét tứ giác BB’D’D, có: BB’ // DD’ nên BB’D’D là hình thang, O là trung điểm của BD và O’ là trung điểm của B’D’ nên OO’ là đường trung bình của hình thang suy ra: (2).
Từ (1) và (2) suy ra AA’ + CC’ = BB’ + DD’.
a) Chứng minh rằng (OMN) // (SBC).
b) Gọi E là trung điểm của AB và F là một điểm thuộc ON. Chứng minh EF song song với (SBC).
Lời giải:
a) +) Trong tam giác SAD có: MN // AD (đường trung bình) mà AD // BC nên MN // BC.
Mặt khác BC ⊂ (SBC)
Suy ra MN // (SBC).
+) Trong tam giác SAC, có: OM // SC (đường trung bình) mà SC ⊂ (SBC) nên OM // (SBC).
+) Ta lại có MN, OM ⊂ (OMN) và OM cắt MN tại M
Vì vậy (OMN) // (SBC).
b) +) Trong tam giác SAB, có: EM // SB (đường trung bình) mà SB ⊂ (SBC) nên EM // (SBC).
Từ điểm M ta xác định được duy nhất một mặt phẳng song song với (SBC) nên EM ⊂ (OMN).
Do đó EF ⊂ (OMN) mà (OMN) // (SBC) nên EF // (SBC).
a) Chứng minh (CBE) // (ADF).
b) Chứng minh (DEF) // (MNN’M’).
Lời giải:
a) Ta có: BE // AF (ABEF là hình vuông) mà AF ⊂ (ADF) nên BE // (ADF).
BC // AD (ABCD là hình vuông) mà AD ⊂ (ADF) nên BC // (ADF)
Mặt khác BE, BC cắt nhau tại B và nằm trong mặt phẳng (CBE)
Vì vậy (CBE) // (ADF).
b) Trong mặt phẳng (ABF) có: NN’ // AD nên (định lí Thales).
Trong mặt phẳng (ADC) có: MM’ // DC nên (định lí Thales).
Ta có hình vuông ABCD và hình vuông ABEF là hai hình vuông bằng nhau vì cùng chung cạnh AB nên AC = BF mà AM = BN nên suy ra .
Trong tam giác ADF, có nên M’N’ // DF (theo định lí Thales đảo).
Mà DF ⊂ (DEF) nên M’N’ // (DEF).
Ta có: MM’ // AD // DC (gt) mà DC ⊂ (DEF) nên MM’ // (DEF)
Ta lại có M’N’ và MM’ là hai đường thẳng cắt nhau tại M’ và cùng nằm trong (MNN’M’).
Vì vậy (DEF) // (MNN’M’).
Lời giải:
Gọi O là giao điểm của hai đường chéo AC và BD, O’ là giao điểm của A’C’ và B’D’, I là giao điểm của AC’ và A’C.
Tứ giác AA’C’C là hình bình hành có I là trung điểm của A’C và I cũng là trung điểm của AC’.
+) Trong tam giác BA’D có: G1 là trọng tâm tam giác và A’O là đường trung tuyến nên G1 ∈ A’O thỏa mãn A’G1 = A’O.
+) Trong tam giác B’CD’ có: G2 là trọng tâm tam giác và CO’ là đường trung tuyến nên G2 ∈ CO’ thỏa mãn CG2 = CO’.
+) Trong tam giác A’AC có G1 ∈ A’O thỏa mãn A’G1 = A’O nên G1 là trọng tâm tam giác AA’C nên AG1 = AI mà I là trung điểm của AC thì AI = AC, suy ra AG1 = AC.
+) Tương tự trong tam giác A’CC’, có: AG2 = AC.
Vì vậy G1G2 = AC.
a) Xác định giao tuyến của mp(A1D1, F1C1) với các mặt bên của lăng trụ.
b) Cho biết A’A1 = 6AA1 và AA’ = 70 cm. Tính CC1 và C1C’.
Lời giải:
a) Ta có: A1D1 // (ABCDEF) và F1C1 // (ABCDEF)
Mà A1D1 cắt F1C1 tại O nên (A1F1D1C1) // (ABCDEF)
+) Ta có: giao tuyến của (ABCDEF) với (AA’B’B) là AB mà (A1F1D1C1) // (ABCDEF) nên giao tuyến của (A1F1D1C1) với (AA’B’B) là đường thẳng đi qua A1 song song với AB cắt BB’ tại B1.
Vì vậy giao tuyến của (A1F1D1C1) với (AA’B’B) là A1B1.
+) Giao tuyến của (A1F1D1C1) với (BB’C’C) là B1C1.
+) Giao tuyến của (A1F1D1C1) với (CC’D’D) là C1D1.
+) Ta có: giao tuyến của (ABCDEF) với (DD’E’E) là DE
Mà (A1F1D1C1) // (ABCDEF) nên giao tuyến của (A1F1D1C1) với (DD’E’E) là đường thẳng đi qua D1 song song với DE cắt EE’ tại E1.
Vì vậy giao tuyến của (A1F1D1C1) với (DD’E’E) là D1E1.
+) Giao tuyến của (A1F1D1C1) với (EE’F’F) là E1F1.
+) Giao tuyến của (A1F1D1C1) với (AA’F’F) là A1F1.
b) Ta có:
(A’B’C’D’E’F’) // (ABCDEF) và (ABCDEF) // (A1B1C1D1E1F1) nên (A’B’C’D’E’F’) // (A1B1C1D1E1F1).
(A’B’C’D’E’F’) ∩ (AA’C’C) = A’C’
(A1B1C1D1E1F1) ∩ (AA’C’C) = A1C1
(ABCDEF) ∩ (AA’C’C) = AC
Suy ra A’C’ // A1C1 // AC và
Ta lại có: AA’ = CC’ = 70 cm
Suy ra C’C1 + CC1 = 70
Vì vậy CC1 = 10 cm và C’C1 = 60 cm.
Lời giải:
Các mặt phẳng song song trong Hình 20a là các bề mặt của tấm pin năng lượng mặt trời.
Các mặt phẳng song song trong Hình 20b là các mặt trước và mặt sau của ngôi nhà.
Xem thêm các bài giải SGK Toán 11 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 2: Hai đường thẳng song song