Bài 1 trang 109 SGK Hình học 12 Nâng cao


Cho bốn điểm . a) Chứng minh rằng bốn điểm đó không đồng phẳng. b) Tính thể tích tứ diện ABCD. c) Viết phương trình mp(BCD). d) Viết phương trình mặt cầu tâm A tiếp xúc với mp(BCD). Tìm tọa độ tiếp điểm.

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Cho bốn điểm \(A\left( {1;6;2} \right),\,B\left( {4;0;6} \right)\,,\) \(C\left( {5;0;4} \right)\,,\,D\left( {5;1;3} \right)\).

LG a

Chứng minh rằng bốn điểm đó không đồng phẳng.

Lời giải chi tiết:

Ta có \(\overrightarrow {AB}  = \left( {3; - 6;4} \right);\overrightarrow {AC}  = \left( {4; - 6;2} \right);\) \(\overrightarrow {AD}  = \left( {4; - 5;1} \right)\).

\(\eqalign{
& \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] \cr &= \left( {\left| \matrix{
- 6\,\,\,\,\,4 \hfill \cr 
- 6\,\,\,\,\,2 \hfill \cr} \right|;\left| \matrix{
4\,\,\,\,\,\,3 \hfill \cr 
2\,\,\,\,\,\,4 \hfill \cr} \right|;\left| \matrix{
3\,\,\,\, - 6 \hfill \cr 
4\,\,\,\, - 6 \hfill \cr} \right|} \right) \cr & = \left( {12;10;6} \right) \cr 
& \Rightarrow \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right].\overrightarrow {AD} \cr & = 12.4 - 5.10 + 6.1 = 4 \ne 0. \cr} \)

Vậy A, B, C, D không đồng phẳng nên ABCD là hình tứ diện.

LG b

Tính thể tích tứ diện ABCD.

Lời giải chi tiết:

Thể tích hình tứ diện ABCD là \({V_{ABCD}} = {1 \over 6}\left| {\left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right].\overrightarrow {AD} } \right| \) \(= {4 \over 6} = {2 \over 3}\).

LG c

Viết phương trình mp(BCD).

Lời giải chi tiết:

Ta có \(\overrightarrow {BC}  = \left( {1;0; - 2} \right);\overrightarrow {BD}  = \left( {1;1; - 3} \right)\)

\(\overrightarrow n = \left[ {\overrightarrow {BC} ;\overrightarrow {BD} } \right] \) \(= \left( {\left| \matrix{
0\,\,\,\, - 2 \hfill \cr 
1\,\,\,\,\, - 3 \hfill \cr} \right|;\left| \matrix{
- 2\,\,\,\,\,1 \hfill \cr 
- 3\,\,\,\,\,\,1 \hfill \cr} \right|;\left| \matrix{
1\,\,\,\,\,\,0 \hfill \cr 
1\,\,\,\,\,\,\,1 \hfill \cr} \right|} \right) \) \(= \left( {2;1;1} \right).\)

Mp(BCD) qua B(4; 0; 6) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n \) nên có phương trình:
\(2\left( {x - 4} \right) + 1\left( {y - 0} \right) + 1\left( {z - 6} \right) = 0 \) \(\Leftrightarrow 2x + y + z - 14 = 0\).

LG d

Viết phương trình mặt cầu tâm A tiếp xúc với mp(BCD). Tìm tọa độ tiếp điểm.

Lời giải chi tiết:

Mặt cầu tâm A tiếp xúc với mp(BCD) có bán kính 
\(R = d\left( {A;\left( {BCD} \right)} \right) \) \( = {{\left| {2.1 + 1.6 + 1.2 - 14} \right|} \over {\sqrt {{2^2} + {1^2} + {2^2}} }} = {4 \over {\sqrt 6 }} = {{2\sqrt 6 } \over 3}\).
Phương trình mặt cầu là: \({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 6} \right)^2} + {\left( {z - 2} \right)^2} = {8 \over 3}\).
Gọi H là tiếp điểm thì AH là đường thẳng đi qua A vuông góc với mp(BCD) nên có vectơ chỉ phương là \(\overrightarrow n  = \left( {2;1;1} \right)\).

Vậy AH có phương trình tham số:

\(\left\{ \matrix{
x = 1 + 2t \hfill \cr 
y = 6 + t \hfill \cr 
z = 2 + t \hfill \cr} \right.\).

Thay x, y, z vào phương trình mp(BCD) ta được:

\(2\left( {1 + 2t} \right) + 6 + t + 2 + t - 14 = 0\) \( \Rightarrow t = {2 \over 3}\). Vậy \(H\left( {{7 \over 3};{{20} \over 3};{8 \over 3}} \right)\)

Loigiaihay.com


Bình chọn:
3.3 trên 4 phiếu

>> Luyện thi tốt nghiệp THPT và Đại học năm 2021, mọi lúc, mọi nơi tất cả các môn cùng các thầy cô giỏi nổi tiếng, dạy hay dễ hiểu trên Tuyensinh247.com. Đã có đầy đủ các khóa học từ nền tảng tới luyện thi chuyên sâu.


Gửi bài