
Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy là một hình thang với $AD//BC$. Gọi I và J lần lượt là trọng tâm của các tam giác SAD và SBC. Mặt phẳng $(ADJ)$ cắt $SB,SC$ lần lượt tại $M,N$. Mặt phẳng $(BCI)$ cắt $SA,SD$ tại $P,Q$. Khẳng định nào sau đây là đúng?
- Sử dụng định nghĩa 2 đường thẳng song song trong không gian
- Xác định giao tuyến giữa các mặt phẳng
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có $I \in \left( {SAD} \right) \Rightarrow I \in \left( {SAD} \right) \cap \left( {IBC} \right)$
Vậy $\left\{ \begin{array}{l}\nAD \subset \left( {SAD} \right)\\\nBC \subset \left( {IBC} \right)\\\nAD//BC\\\n\left( {SAD} \right) \cap \left( {IBC} \right) = PQ\n\end{array} \right. \Rightarrow PQ//AD//BC\left( 1 \right)$
Tương tự $J \in \left( {SBC} \right) \Rightarrow I \in \left( {SBC} \right) \cap \left( {ADJ} \right)$
Vậy $\left\{ \begin{array}{l}\nAD \subset \left( {ADJ} \right)\\\nBC \subset \left( {SBC} \right)\\\nAD//BC\\\n\left( {SBC} \right) \cap \left( {ADJ} \right) = MN\n\end{array} \right. \Rightarrow MN//AD//BC\left( 2 \right)$
Từ $(1),(2)$ suy ra $MN//PQ$
Đáp án A
Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy là hình bình hành. Tìm giao tuyển của 2 mặt phẳng $(SAB)$ và $(SCD)$
Sử dụng tính chất: Nếu hai mặt phẳng $(\alpha)$ và $(\beta)$ có điểm chung M và lần lượt chứa hai đường thẳng song song $d;d\'$ thì giao tuyến của $(\alpha)$ và $(\beta)$ là đường thẳng đi qua M và song song với $d;d\'$
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có $\left\{ \begin{array}{l}\nAB \subset \left( {SAB} \right)\\\nCD \subset \left( {SCD} \right)\\\nAB//CD\\\nS \in \left( {SAB} \right) \cap \left( {SCD} \right)\n\end{array} \right. \Rightarrow \left( {SAB} \right) \cap \left( {SCD} \right) = d//AB//CD\left( {S \in d} \right)$
Đáp án D
Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy là một hình thang với đáy lớn $AB$. Gọi M,N lần lượt là trung điểm của SA và SB. Gọi P là giao điểm của SC và $(ADN)$; $I$ là giao điểm của AN và DP. Khẳng định nào sau đây là đúng?
Áp dụng định lý: 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.
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Trong mặt phẳng $(ABCD)$ gọi E là giao điểm của AD và BC; trong mặt phẳng $(SCD)$ gọi P là giao điểm của SC và EN
Ta có $E \in AD \subset \left( {ADN} \right) \Rightarrow EN \subset \left( {AND} \right) \Rightarrow P \in \left( {ADN} \right)$
Vậy $P = SC \cap \left( {ADN} \right)$
Do $I = AN \cap DP \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\nI \in \left( {SAB} \right)\\\nI \in \left( {SCD} \right)\n\end{array} \right. \Rightarrow SI = \left( {SAB} \right) \cap \left( {SCD} \right)$
Ta có $\left\{ \begin{array}{l}\nAB \subset \left( {SAB} \right)\\\nCD \subset \left( {SCD} \right)\\\nAB//CD\\\n\left( {SAB} \right) \cap \left( {SCD} \right) = SI\n\end{array} \right. \Rightarrow SI//CD$
Đáp án A
Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy $ABCD$ là một tứ giác lồi. Gọi $M,N,E,F$ lần lượt là trung điểm của các cạnh bên $SA,SB,SC,SD$. Gọi O là giao điểm của $AC$ và $BD$.Khẳng định nào sau đây đúng?
Áp dụng tính chất về giao tuyến của ba mặt phẳng để chứng minh 3 đường thẳng đồng quy
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Trong mặt phẳng $(SAC)$ gọi $I$ là giao điểm của ME và SO.
Ta có ME là đường trung bình của tam giác $SAC$ nên $ME//AC$
Lại có M là trung điểm của $SA$ và $MI//AO$ nên $I$ là trung điểm của SO
$NI,FI$ lần lượt là đường trung bình của tam giác $SBO,SDO$ nên $NI//BO;FI//DO$
Suy ra $N;I;F$ thẳng hàng
Suy ra $ME,NF,SO$ đồng quy tại $I$
Đáp án C
Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy $ABCD$ là một hình thang với đáy $AD$ và $BC$. Biết $AD=a,BC=b$. Gọi $I$ và $J$ lần lượt là trọng tâm các tam giác $SAD$ và $SBC$ . Mặt phẳng $(ADJ)$ cắt $SB,SC$ lần lượt tại $M,N$. Mặt phẳng $(BCI)$ cắt $SA,SD$ tại $P,Q$. Giả sử $AM$ cắt $BP $ tại $E;CQ$ cắt $DN$ tại $F$. Tính $EF$ theo $a,b$
- Sử dụng tính chất các đường thẳng song song và sử dụng Vi-et
- Tìm giao tuyến giữa đường thẳng và mặt phẳng
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có: $E = AM \cap BP \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} E \in (AMND)\\ E \in (PBCQ) \end{array} \right.;F = DN \cap CQ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} F \in (AMND)\\ F \in (PBCQ) \end{array} \right.$
Do đó: $EF = (AMND) \cap (PBCQ)$ mà $\left\{ \begin{array}{l} AD//BC\\ MN//PQ \end{array} \right. \Rightarrow EF//AD//BC//MN//PQ$
Tính $EF:$
Gọi $K = CP \cap EF \Rightarrow EF = EK + KF$
Ta có: $EK//BC \Rightarrow \dfrac{{EK}}{{BC}} = \dfrac{{PE}}{{PB}}$ (1), $PM//AB \Rightarrow \dfrac{{PE}}{{EB}} = \dfrac{{PM}}{{AB}}$
Mà $\dfrac{{PM}}{{AB}} = \dfrac{{SP}}{{SA}} = \dfrac{2}{3} \Rightarrow \dfrac{{PE}}{{EB}} = \dfrac{2}{3}$
Lại có: $I \in (SAD) \Rightarrow I \in (SAD) \cap (IBC) \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} AD \subset (SAD)\\ BC \subset (IBC)\\ AD//BC\\ (SAD) \cap (IBC) = PQ \end{array} \right. \Rightarrow PQ//AD//BC$
$ = > \dfrac{{EK}}{{BC}} = \dfrac{{PE}}{{PB}} = \dfrac{{PE}}{{PE + EB}} = \dfrac{1}{{1 + \dfrac{{EB}}{{PE}}}} = \dfrac{2}{5} = > EK = \dfrac{2}{5}BC = \dfrac{2}{5}b$
Tương tự: $KF = \dfrac{2}{5}a$
Vậy: $EF = EK + KF = \dfrac{2}{5}(a + b)$
Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy $ABCD$ là hình thang với các cạnh đáy là $AB$ và $CD$. Gọi $I,J$ lần lượt là trung điểm của các cạnh $AD$ và $BC$ và $G$ là trọng tâm của tam giác $SAB$. Tìm điều kiện của $AB$ và $CD$ để thiết diện $(IJG)$ và hình chóp là một hình bình hành
Sử dụng tính chất 2 đường thẳng song song và đường trung tuyến
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Dễ thấy thiết diện là tứ giác $MNIJ$
Do $G$ là trọng tâm tam giác $SAB$ và $MN//AB$ nên $\dfrac{{MN}}{{AB}} = \dfrac{{SG}}{{SE}} = \dfrac{2}{3}$( $E$ là trung điểm của $AB$)
=> $MN = \dfrac{2}{3}AB$
Lại có: $IJ = \dfrac{1}{2}(AB + CD)$. Vì $MN//IJ$ nên $MNIJ$ là hình thang, do đó $MNIJ$ là hình bình hành khi $MN=IJ$
$ \Leftrightarrow \dfrac{2}{3}AB = \dfrac{1}{2}(AB + CD) \Leftrightarrow AB = 3CD$
Vậy thiết diện là hình bình hành khi $AB=3CD$
Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy $ABCD$ là hình chữ nhật. Gọi $M,N,E,F$ lần lượt là trọng tâm các tam giác $SAB,SAC,SCD,SDA$. Khẳng định nào sau đây đúng?
-Định lý về giao tuyến của ba mặt phẳng
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Gọi $M’,N’,E’,F’$ lần lượt là trung điểm các cạnh $AB,BC,CD$ và $DA$.
Dễ thấy $M’N’E’F’$ là hình bình hành và $O=M’E’ \cap N’F’$
Xét 3 mặt phẳng $(M’SE’),(N’SF’),(MNEF)$ , ta có:
$(M’SE’) \cap (N’SF’)=SO$
$(M’SE’) \cap (MNEF) =ME$
$(N’SF’) \cap (MNEF) = NF$
$ME \cap NF =I$
Do đó theo định lý về giao tuyến của ba mặt phẳng thì ba đường thẳng $ME,NF,SO$ đồng quy.
Cho tứ diện $ABCD$ . Gọi $M$ là điểm nằm trong tam giác $ABC$, $(\alpha)$ là mặt phẳng đi qua $M$ và song song với các đường thẳng $AB$ và $CD$. Thiết diện của tứ diện và $mp(\alpha)$ là hình gì ?
Sử dụng tính chất đường thẳng song song với đường thẳng
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Ta có:
$(\alpha ) \cap (ABC) = PQ, PQ//AB$. $P \in AC, Q \in BC$
$(\alpha) \cap (ACD) = PS , PS//CD$. $S \in AD$
$(\alpha) \cap (BCD) = QR, QR//CD$. $R \in BD$
$(\alpha) \cap (ABD)=RS,RS//AB$
$RS//PQ$ $(//AB)$
$PS//RQ$ $(//CD)$
Từ đó , ta thu được thiết diện là hình bình hành $PQRS$
Cho hai tam giác đều $ABC$ và $ABD$ cạnh $x$ nằm trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau. Khi đó khoảng cách giữa hai đường thẳng $AB$ và $CD$ bằng?
Tìm đường thẳng vuông góc chung giữa $AB$ và $CD$
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Gọi $I,J$ lần lượt là trung điểm của $AB,CD$.
$(ABC) \bot (ABD)$ và hai tam giác $ABC$ và $ABD$ đều nên $AB \bot(CDI)$ và $CI=DI$
=> $IJ$ là đoạn vuông góc chung của 2 đường thẳng $AB,CD$
Vì tam giác $CDI$ vuông tại $I$ và $J$ là trung điểm $CD$ nên:
${\rm{IJ}} = \dfrac{{CD}}{2} = \dfrac{{\sqrt {2C{I^2}} }}{2} = \dfrac{{\sqrt {2{{\left( {\dfrac{{x\sqrt 3 }}{2}} \right)}^2}} }}{2} = \dfrac{{x\sqrt 6 }}{4}$
Cho tứ diện $ABCD$ có $DA=DB=DC$, tam giác $ABC$ vuông tại $A,AB=a,AC=a\sqrt{3}$. Ngoài ra $DBC$ là tam giác vuông. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng $AM$ và $CD$, với $M$ là trung điểm $BC$
- Sử dụng công thức tính thể tích tứ diện : $S= \dfrac{1}3.h.S_{đáy}$
- Sử dụng công thức tinh trung tuyến của tam giác : $2x^2=a^2+b^2-\dfrac{1}2c^2$
Hướng dẫn giải (chi tiết)
Gọi $N$ là trung điểm $BD$. Ta chứng minh được $CD//(AMN)$.
Do đó $d(CD,AM)=d(CD,(AMN))=d(C,(AMN))$.
Xét tứ diện $ACMN$. Thể tích tứ diện này là:
${V_{ACMN}} = \dfrac{1}{3}d\left( {C,\left( {AMN} \right)} \right).{S_{\Delta AMN}} = \dfrac{1}{3}d\left( {N,\left( {ACM} \right)} \right).{S_{\Delta ACM}}$
Suy ra $d\left( {C,\left( {AMN} \right)} \right) = \dfrac{{d\left( {N,\left( {ACM} \right)} \right).{S_{\Delta ACM}}}}{{{S_{\Delta AMN}}}}$ (*)
Gọi $H$ là trung điểm $BM$. Khi đó, $NH//DM$, suy ra : $NH \cap (ACM)$ nên
$NH = d\left( {N,\left( {ACM} \right)} \right) = \dfrac{1}{2}DM = \dfrac{1}{2}a$ (1)
${S_{\Delta ACM}} = \dfrac{1}{2}{S_{\Delta ABC}} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}$ (2)
Áp dụng công thức trung tuyến: $A{N^2} = \dfrac{1}{2}\left( {A{B^2} + A{D^2} - \dfrac{1}{2}D{B^2}} \right) = {a^2} = > AN = a$
Ta có: $AM = \dfrac{1}{2}BC = a$ nên tam giác $AMN$ cân tại $A$. Gọi $K$ là trung điểm $MN$ thì $AK \cap MN$
$MN = \dfrac{{CD}}{2} = \dfrac{{a\sqrt 2 }}{2}$. Trong tam giác vuông $AKM$, ta có: $AK = \dfrac{{a\sqrt {14} }}{4}$
Suy ra: ${S_{\Delta AMN}} = \dfrac{1}{2}AK.MN = \dfrac{{{a^2}\sqrt 7 }}{8}$ (3)
Thay (1) ,(2) và (3) vào (*) ta được: $d\left( {C,\left( {AMN} \right)} \right) = \dfrac{{a\sqrt {21} }}{7}$
Vậy: $d\left( {CD,AM} \right) = \dfrac{{a\sqrt {21} }}{7}$