Bài 9 trang 114 sgk toán hình 11 năm 2024

Cho hình chóp tam giác đều \[S.ABC \] có \[SH\] là đường cao. Chứng minh \[SA ⊥ BC\] và \[SB ⊥ AC\].

Giải

Chóp tam giác đều nên ta có \[H\] là trực tâm của tam giác \[ABC\]

\[SH ⊥ [ABC] \Rightarrow SH ⊥ BC\] và \[AH ⊥ BC\] [vì \[H\] là trực tâm]

Suy ra \[ BC ⊥ [SAH]\]

\[SA\subset [SAH]\Rightarrow BC ⊥ SA\].

Chứng minh tương tự, ta có \[SB ⊥ AC\].

Bài 10 trang 114 sgk Hình học 11

Cho hình chóp tứ giác đều \[S.ABCD\] có các cạnh bên và cạnh đáy đều bằng \[a\]. Gọi \[O\] là tâm của hình vuông \[ ABCD\].

  1. Tính độ dài đoạn thẳng \[SO\].
  1. Gọi \[M\] là trung điểm của đoạn \[SC\]. Chứng minh hai mặt phẳng \[[MBD]\] và \[[SAC]\] vuông góc với nhau.
  1. Tính độ dài đoạn \[OM\] và tính góc giữa hai mặt phẳng \[[MBD]\] và \[[ABCD]\].

Giải

  1. Hình chóp tứ giác đều nên \[SO\bot [ABCD]\]. Do đó \[SO\bot AC\]

Xét tam giác \[SOA\] vuông tại \[O\]:

\[SO = \sqrt{SA^{2}-AO^{2}}=\frac{a\sqrt{2}}{2}.\]

  1. \[BD\bot AC\] , \[BD\bot SO\] nên \[BD \bot [SAC]\],

Mà \[BD ⊂ [MBD]\] do đó \[[MBD] ⊥ [SAC]\].

  1. \[OM =\frac{SC}{2}=\frac{a}{2}\] [trung tuyến ứng với cạnh huyền của tam giác vuông thì bằng nửa cạnh ấy].

\[ \Delta SDC = \Delta SBC[c.c.c]\] suy ra \[DM=BM\] suy ra tam giác \[BDM\] cân tại \[M\]

\[OM\] vừa là trung tuyến đồng thời là đường cao nên \[OM\bot BD\]

\[\left. \matrix{ [MBD] \cap [ABCD] = BD \hfill \cr OM \bot BD \hfill \cr OC \bot BD \hfill \cr} \right\} \Rightarrow \] góc giữa hai mặt phẳng \[[MBD]\] và \[[ABCD]\] là \[\widehat {MOC}\]

Ta có \[OM=\frac{SC}{2}=\frac{a}{2}\] hay \[OM=MC\] Tam giác \[OMC\] vuông cân tại \[M\]

\[[\widehat{[MBD];[ABCD]}]=[\widehat{MOC}]=45^{0}.\]

Bài 11 trang 114 sgk Hình học 11

Cho hình chóp \[S.ABCD\] có đáy \[ABCD\] là một hình thoi tâm \[I\] cạnh \[a\] và có góc \[A\] bằng \[60^{0},\] cạnh \[SC=\frac{a\sqrt{6}}{2}\] và \[SC\] vuông góc với mặt phẳng \[[ABCD]\].

  1. Chứng minh mặt phẳng \[[SBD]\] vuông góc với mặt phẳng \[[SAC]\].
  1. Trong tam giác \[SCA\] kẻ \[IK\] vuông góc với mặt phẳng \[[SAC]\]. Hãy tính độ dài \[IK\]
  1. Chứng minh \[\widehat{BKD}=90^{0}\] và từ đó suy ra mặt phẳng \[[SAB]\] vuông góc với mặt phẳng \[[SAD]\].

Giải

[H.3.50]

  1. \[SC\] vuông góc với mặt phẳng \[[ABCD]\] suy ra \[SC\bot BD\] [1]

\[ABCD\] là hình thoi nên \[AC\bot BD\] [2]

Từ [1] và [2] suy ra \[BD ⊥ [SAC]\]

\[BD\subset [SBD]\Rightarrow [SBD] ⊥ [SAC]\].

  1. Xét tam giác vuông \[ABI\] có: \[AI=AB.\cos 30^0={{a\sqrt 3 } \over 2}\Rightarrow AC = 2AI = a\sqrt 3 \]

Xét tam giác vuông \[SAC\] có: \[SA=\sqrt {A{C^2} + S{C^2}} = \sqrt {3{a^2} + {{6{a^2}} \over 4}} =\frac{3a}{\sqrt{2}}.\]

Hai tam giác vuông \[SCA\] và \[IKA\] đồng dạng [g.g] nên \[\frac{IK}{SC}=\frac{AI}{AS}\Rightarrow IK=\frac{AI.SC}{AS}=\frac{a}{2}.\]

  1. \[IK = IB = ID = \frac{a}{2}\] nên tam giác \[BKD\] vuông tại \[K\]. Vậy \[\widehat{BKD}=90^{0}.\]

\[SA\] cùng vuông góc với \[BD\] và \[IK\] nên \[SA ⊥ [DKB]\]; \[DK\] và \[BK\] cùng vuông góc với \[SA\]. Vậy góc \[\widehat {BKD}\] là góc giữa \[[SAD]\] và \[[SAB]\] và \[\widehat{BKD}=90^{0}\] \[\Rightarrow [SAD] ⊥ [SAB]\].

Cho hình chóp \[S.ABCD\] có đáy \[ABCD\] là một hình thoi tâm \[I\] cạnh \[a\] và có góc \[A\] bằng \[60^{0},\] cạnh \[SC=\dfrac{a\sqrt{6}}{2}\] và \[SC\] vuông góc với mặt phẳng \[[ABCD]\].

  1. Chứng minh mặt phẳng \[[SBD]\] vuông góc với mặt phẳng \[[SAC]\].
  1. Trong tam giác \[SCA\] kẻ \[IK\] vuông góc với \[SA\] tại \[K\]. Hãy tính độ dài \[IK\]
  1. Chứng minh \[\widehat{BKD}=90^{0}\] và từ đó suy ra mặt phẳng \[[SAB]\] vuông góc với mặt phẳng \[[SAD]\].

Video hướng dẫn giải

Phương pháp giải - Xem chi tiết

  1. Chứng minh mặt phẳng này chứa một đường thẳng vuông góc với mặt phẳng kia.
  1. Chứng minh tam giác \[SCA\] và \[IKA\] đồng dạng, từ đó suy ra tỉ số các cạnh và tính \[IK\].
  1. Chứng minh tam giác \[BKD\] có đường trung tuyến ứng với một cạnh bằng nửa cạnh ấy.

Xác định góc giữa hai mặt phẳng \[[SAB]\] và \[[SAD]\] và chứng minh góc đó bằng \[90^0\].

Quảng cáo

Lời giải chi tiết

  1. \[SC \bot \left[ {ABCD} \right] \Rightarrow SC \bot BD\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left[ 1 \right]\]

\[ABCD\] là hình thoi nên \[AC\bot BD\,\,\,\,\,\left[ 2 \right]\]

Từ [1] và [2] suy ra \[BD ⊥ [SAC]\].

Mà \[BD\subset [SBD]\Rightarrow [SBD] ⊥ [SAC]\].

  1. Xét tam giác \[ABD\] có \[AB=AD\] và góc \[A=60^0\] nên là tam giác đều.

Do đó \[AI=\dfrac {a\sqrt 3 } 2\Rightarrow AC = 2AI = a\sqrt 3 \]

\[SC \bot \left[ {ABCD} \right] \Rightarrow SC \bot CA\] nên tam giác \[SAC\] vuông tại \[C\].

Xét tam giác vuông \[SAC\] có: \[SA=\sqrt {A{C^2} + S{C^2}} = \sqrt {3{a^2} + \dfrac {6{a^2}} 4} \] \[=\dfrac{3a}{\sqrt{2}}.\]

Xét \[\Delta SCA\] và \[\Delta IKA\] có:

\[\left\{ \begin{array}{l} A\, \text {chung}\\ \widehat {SCA} = \widehat {IKA} = {90^0} \end{array} \right.\]

\[ \Rightarrow \] \[\Delta SCA \backsim \Delta IKA\,\,\left[ {g.g} \right]\]

\[\Rightarrow \dfrac{IK}{SC}=\dfrac{AI}{AS}\] \[\Rightarrow IK=\dfrac{AI.SC}{AS}=\dfrac{a}{2}.\]

  1. Dễ thấy \[\Delta ABD\] đều nên \[BD = a \] \[\Rightarrow IK = \dfrac{1}{2}BD\] nên \[\Delta BKD\] vuông tại \[K\].

Vậy \[\widehat{BKD}=90^{0}.\]

Ta có: \[BD \bot \left[ {SAC} \right]\,\,\left[ {cmt} \right] \Rightarrow BD \bot SA\]

\[\left\{ \begin{array}{l}BD \bot SA\\IK \bot SA\end{array} \right. \Rightarrow SA \bot \left[ {BKD} \right] \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}SA \bot BK\\SA \bot DK\end{array} \right.\]

Ta có:

\[\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} \left[ {SAB} \right] \cap \left[ {SAD} \right] = SA\\ \left[ {SAB} \right] \supset BK \bot SA\\ \left[ {SAD} \right] \supset DK \bot SA \end{array} \right.\\ \end{array}\]

Suy ra góc giữa hai mặt phẳng \[[SAB]\] và \[[SAD]\] bằng góc giữa hai đường thẳng \[BK\] và \[DK\] là góc \[\widehat{BKD}=90^{0}.\] [đpcm]

Loigiaihay.com

  • Góc giữa hai mặt phẳng
  • Bài 10 trang 114 SGK Hình học 11 Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có các cạnh bên và cạnh đáy đều bằng a...
  • Bài 9 trang 114 SGK Hình học 11 Cho hình chóp tam giác đều S.ABC...
  • Bài 8 trang 114 SGK Hình học 11 Giải bài 8 trang 114 SGK Hình học 11. Tính độ dài đường chéo của một hình lập phương cạnh a. Bài 7 trang 114 SGK Hình học 11

Giải bài 7 trang 114 SGK Hình học 11. Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A'B'C'D' có AB = a, BC = b, CC' = c...

Chủ Đề