Giải SBT toán hình học và đại số 11 nâng cao ÔN TẬP CUỐI NĂM - HÌNH HỌC

Câu 17 trang 223 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao


Giải bài tập Câu 17 trang 223 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao

Đề bài

Cho hình chữ nhật ABCD có AB = a, BC = b. Xét hai tia At, Ct’ cùng chiều và cùng vuông góc với mp(ABC). Lấy điểm M thuộc At, N thuộc Ct’ (M ≠ A, N ≠ C). Đặt AM = m, CN = n.

a) Tính góc giữa các mặt phẳng (MBD) và (NBD) với mặt phẳng (ABCD).

b) Tính góc giữa hai mặt phẳng (MBD) và (NBD). Tìm hệ thức giữa a, b, m, n để hai mặt phẳng đó vuông góc.

c) Khi a = b và mp(MBD) vuông góc với mp(NBD), hãy tính đường cao OI của tam giác MON (trong đó O là giao điểm của AC và BD), từ đó suy ra hai mặt phẳng (BMN) và (DMN) vuông góc với nhau.

Lời giải chi tiết

  

a) Kẻ \(AH \bot B{\rm{D}}\). Do \(MA \bot \left( {ABC{\rm{D}}} \right)\) nên \(MH \bot B{\rm{D}}\) (định lí ba dường vuông góc).

Ta có MAH là tam giác vuông tại A nên \(\widehat {MHA}\) là góc giữa mp(MBD) với mp(ABCD). Đặt \(\widehat {MHA} = \alpha \) thì

\(\eqalign{  & \tan \alpha  = {{MA} \over {AH}},MA = m  \cr  & AH = {{ab} \over {\sqrt {{a^2} + {b^2}} }}  \cr  &  \Rightarrow \tan \alpha  = {{m\sqrt {{a^2} + {b^2}} } \over {ab}} \cr} \)

Vậy góc giữa mặt phẳng (MBD) và mặt phẳng (ABCD) là α mà

\(\tan \alpha  = {{m\sqrt {{a^2} + {b^2}} } \over {ab}}\)

Tương tự, ta có \(\widehat {NKC}\) là góc giữa mp(NBD) với mp(ABCD) và đặt \(\widehat {NKC} = \beta \) thì

\(\tan \beta  = {{n\sqrt {{a^2} + {b^2}} } \over {ab}}\)

Vậy góc giữa mặt phẳng (NBD) và mặt phẳng (ABCD) là β mà

\(\tan \beta  = {{n\sqrt {{a^2} + {b^2}} } \over {ab}}\)

b) Kẻ Hx song song với KN, do AH // KC và At, Ct’ nằm về một phía của (ABCD) nên \(\widehat {MH{\rm{x}}}\) hoặc \({180^0} - \widehat {MH{\rm{x}}}\) là góc giữa hai mặt phẳng (MBD) và (NBD).

Đặt \(\widehat {MH{\rm{x}}} = \gamma \) thì \(\gamma  = {180^0} - \left( {\alpha  + \beta } \right)\)

\(\eqalign{  & \tan \gamma  =  - tan\left( {\alpha  + \beta } \right) = {{\tan \alpha  + \tan \beta } \over {\tan \alpha \tan \beta  - 1}}  \cr  &  = {{\sqrt {{a^2} + {b^2}} \left( {m + n} \right)ab} \over {mn\left( {{a^2} + {b^2}} \right) - {a^2}{b^2}}} \cr} \)

Vậy góc giữa hai mặt phẳng (MBD) và (NBD) là φ mà

\(\tan \varphi  = {{\sqrt {{a^2} + {b^2}} \left( {m + n} \right)ab} \over {\left| {mn\left( {{a^2} + {b^2}} \right) - {a^2}{b^2}} \right|}}\)

Từ đó, suy ra mặt phẳng (MBD) và mặt phẳng (NBD) vuông góc khi và chỉ khi

\(mn\left( {{a^2} + {b^2}} \right) - {a^2}{b^2} = 0\) hay \(mn = {{{a^2}{b^2}} \over {{a^2} + {b^2}}}\).

c)

 

Khi a = b thì H ≡ K ≡ O và \(mp\left( {MB{\rm{D}}} \right) \bot mp\left( {NB{\rm{D}}} \right)\) tức là \(mn = {{{a^2}} \over 2}\).

Gọi OI là đường cao của tam giác vuông OMN.

Ta có

 \(\eqalign{  & OI = {{2{{\rm{S}}_{MON}}} \over {MN}}  \cr  & 2{{\rm{S}}_{MON}} = 2\left[ {{S_{ACNM}} - \left( {{S_{AM{\rm{O}}}} + {S_{CNO}}} \right)} \right]  \cr  &  = 2\left( {{1 \over 2}\left( {m + n} \right)a\sqrt 2  - {1 \over 2}.{{a\sqrt 2 } \over 2}m - {1 \over 2}.{{a\sqrt 2 } \over 2}n} \right)  \cr  &  = {{a\sqrt 2 } \over 2}\left( {m + n} \right)  \cr  & MN = \sqrt {{{\left( {m - n} \right)}^2} + 2{{\rm{a}}^2}}   \cr  &  = \sqrt {{{\left( {m - n} \right)}^2} + 4mn}   \cr  &  = m + n \cr} \)

Từ đó \(OI = {{a\sqrt 2 } \over 2}\)

Vậy BID là tam giác vuông tại I.

Mặt khác \(B{\rm{D}} \bot \left( {MACN} \right)\) nên \(B{\rm{D}} \bot MN\) ; kết hợp với \(OI \bot MN\) ta có \(MN \bot \left( {BI{\rm{D}}} \right)\).

Vì \(\widehat {BI{\rm{D}}} = {90^0}\) nên hai mặt phẳng (BMN) và (DMN) vuông góc với nhau.

Loigiaihay.com


Bình chọn:
4.9 trên 7 phiếu
Bài tiếp theo

>> Xem thêm

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 11 - Xem ngay

Báo lỗi - Góp ý

2K7 tham gia ngay group để nhận thông tin thi cử, tài liệu miễn phí, trao đổi học tập nhé!

>> Học trực tuyến Lớp 11 cùng thầy cô giáo giỏi trên Tuyensinh247.com. Bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng. Cam kết giúp học sinh lớp 11 học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.

Các bài khác cùng chuyên mục


App Loigiaihay trên google play store App Loigiaihay trên apple store

Copyright © 2021 loigiaihay.com

DMCA.com Protection Status
App Loigiaihay trên apple store App Loigiaihay trên google play store

Đăng ký để nhận lời giải hay và tài liệu miễn phí

Cho phép loigiaihay.com gửi các thông báo đến bạn để nhận được các lời giải hay cũng như tài liệu miễn phí.

Đồng ý Bỏ qua