Bài 3.45 trang 162 SBT hình học 11


Đề bài

Cho tứ diện ABCD. Chứng minh rằng AB vuông góc với CD khi và chỉ khi

\(A{C^2} + B{{\rm{D}}^2} = A{{\rm{D}}^2} + B{C^2}\) 

Lời giải chi tiết

Giả sử AB⊥CD ta phải chứng minh \(A{C^2} + B{{\rm{D}}^2} = A{{\rm{D}}^2} + B{C^2}\).

Thật vậy, kẻ BE⊥CD tại E, do AB⊥CD ta suy ra CD⊥(ABE) nên CD⊥AE. Áp dụng định lí Py-ta-go cho các tam giác vuông AEC, BEC, AED và BED ta có:

\(\eqalign{
& A{C^2} = A{{\rm{E}}^2} + C{E^2} \cr 
& B{{\rm{D}}^2} = B{E^2} + E{{\rm{D}}^2} \cr 
& B{C^2} = A{{\rm{E}}^2} + E{C^2} \cr 
& {\rm{A}}{{\rm{D}}^2} = A{E^2} + E{{\rm{D}}^2} \cr} \) 

Từ đó ta suy ra \(A{C^2} + B{{\rm{D}}^2} = A{D^2} + B{C^2}\)

Ngược lại nếu tứ diện ABCD có \(A{C^2} + B{{\rm{D}}^2} = A{{\rm{D}}^2} + B{C^2}\) thì: \(A{C^2} - A{D^2} = B{C^2} - B{{\rm{D}}^2}\).

Nếu \(A{C^2} - A{D^2} = B{C^2} - B{{\rm{D}}^2} = {k^2}\) thì trong mặt phẳng (ACD) điểm A thuộc đường thẳng vuông góc với CD tại điểm H trên tia ID với I là trung điểm của CD sao cho \(I{H^2} = {{{k^2}} \over {2C{\rm{D}}}}\).

Tương tự điểm B thuộc đường thẳng vuông góc với CD cũng tại điểm H nói trên. Từ đó suy ra CD vuông góc với mặt phẳng (ABH) hay CD⊥AB.

Nếu \(A{C^2} - A{D^2} = B{C^2} - B{{\rm{D}}^2} =  - {k^2}\) thì ta có và đưa về trường hợp xét như trên \(A{D^2} - A{C^2} = B{{\rm{D}}^2} - B{C^2} =  - {k^2}\).

Chú ý. Từ kết quả của bài toán trên ta suy ra:

Tứ diện ABCD có các cặp cạnh đối diện vuông góc với nhau khi và chỉ khi \(A{B^2} + C{D^2} = A{C^2} + B{C^2}\).

Loigiaihay.com


Bình chọn:
4.9 trên 7 phiếu
  • Bài 3.46 trang 162 SBT hình học 11

    Giải bài 3.46 trang 162 sách bài tập hình học 11. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’. Hãy tính góc của các cặp đường thẳng sau đây: a) AB’ và BC’ b) AC’ và CD’

  • Bài 3.47 trang 162 SBT hình học 11

    Giải bài 3.47 trang 162 sách bài tập hình học 11. Cho hai tia Ax và By vuông góc với nhau nhận AB làm đoạn vuông góc chung. Gọi M và N là hai điểm di động lần lượt trên Ax và By sao cho AM + BN = MN...

  • Bài 3.48 trang 162 SBT hình học 11

    Giải bài 3.48 trang 162 sách bài tập hình học 11. Hình thoi ABCD tâm O, có cạnh a và có OB = (a√3)/3. Trên đường thẳng vuông góc với mặt phẳng (ABCD) tại O ta lấy một điểm S sao cho SB = a...

  • Bài 3.49 trang 163 SBT hình học 11

    Giải bài 3.49 trang 163 sách bài tập hình học 11. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của SA và SC....

  • Bài 3.50 trang 163 SBT hình học 11

    Giải bài 3.50 trang 163 sách bài tập hình học 11. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B, SA vuông góc với đáy. a) Chứng minh tam giác SBC vuông...

  • Bài 3.51 trang 163 SBT hình học 11

    Giải bài 3.51 trang 163 sách bài tập hình học 11. Cho hình chóp S.ABCD, đáy ABCD là hình thoi cạnh a, ∠BAD = 60^0, SA = SB = SD = a...

  • Bài 3.52 trang 163 SBT hình học 11

    Giải bài 3.52 trang 163 sách bài tập hình học 11. Cho tứ diện O.ABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc và các cạnh OA = OB = OC = a, gọi I là trung điểm BC...

  • Bài 3.53 trang 163 SBT hình học 11

    Giải bài 3.53 trang 163 sách bài tập hình học 11. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh bằng a và SA ⊥ (ABCD)...

  • Bài tập trắc nghiệm trang 164, 165, 166, 167, 168 SBT hình học 11

    Giải bài tập trắc nghiệm trang 164, 165, 166, 167, 168 sách bài tập hình học 11

  • Bài 3.44 trang 162 SBT hình học 11

    Giải bài 3.44 trang 162 sách bài tập hình học 11. Hình chóp tam giác S.ABC có đáy là tam giác đều ABC cạnh 7a, có cạnh SC vuông góc với mặt phẳng đáy (ABC) và SC = 7a...

  • Bài 3.43 trang 161 SBT hình học 11

    Giải bài 3.43 trang 161 sách bài tập hình học 11. Trên mặt phẳng (α) cho hình vuông ABCD. Các tia Ax, By, Cz, Dt vuông góc với mặt phẳng alpha và nằm về một phía đối với...

  • Bài 3.42 trang 161 SBT hình học 11

    Giải bài 3.42 trang 161 sách bài tập hình học 11. Xét các khẳng định sau đây xem khẳng định nào đúng, khẳng định nào sai? a) Qua một điểm, có duy nhất một mặt phẳng vuông góc với một mặt phẳng cho trước...

  • Bài 3.41 trang 161 SBT hình học 11

    Giải bài 3.41 trang 161 sách bài tập hình học 11. Trong các mệnh đề sau đây mệnh đề nào đúng? Mệnh đề nào sai? a) Cho hai đường thẳng a và b song song với nhau. Nếu có một đường thẳng d vuông góc với a thì d vuông góc với b...

>> Học trực tuyến Lớp 11 trên Tuyensinh247.com. Cam kết giúp học sinh lớp 11 học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.