Trang chủ Lớp 12 SBT Toán lớp 12 (sách cũ) Bài 2.28 trang 65 sách bài tập – Hình học 12: Mặt...

Bài 2.28 trang 65 sách bài tập – Hình học 12: Mặt phẳng (Q) song song với mặt phẳng (P) cắt ∆ và ∆' lần lượt...

Mặt phẳng (Q) song song với mặt phẳng (P) cắt ∆ và ∆' lần lượt tại M và M’. Gọi M1 là hình chiếu vuông góc của M lên mặt phẳng (P).. Bài 2.28 trang 65 sách bài tập (SBT) – Hình học 12 - ĐỀ TOÁN TỔNG HỢP - CHƯƠNG II - HÌNH HỌC 12

Cho hai đường thẳng \(\Delta \) và \(\Delta ‘\) chéo nhau nhận AA’ làm đoạn vuông góc chung, trong đó A thuộc \(\Delta \)  và A’ thuộc \(\Delta ‘\)  . Gọi (P) là mặt phẳng qua A vuông góc với \(\Delta ‘\)  và d là hình chiếu vuông góc của \(\Delta \)  trên mặt phẳng (P). Đặt  AA’ = a, góc nhọn giữa \(\Delta \)  và d là \(\alpha \). Mặt phẳng (Q) song song với mặt phẳng (P) cắt \(\Delta \) và \(\Delta ‘\) lần lượt tại M và M’. Gọi M1 là hình chiếu vuông góc của M lên mặt phẳng (P).

a) Chứng minh 5 điểm A, A’ , M, M’ , M1 cùng nằm trên  mặt cầu (S). xác định tâm O của (S). Tính bán kính của (S) theo a, \(\alpha \) và khoảng cách x giữa hai mặt phẳng (P) và (Q).

b) Khi x thay đổi, tâm O của mặt cầu (S) di động trên đường nào? Chứng minh rằng khi (Q) thay đổi mặt cầu (S) luôn luôn đi qua một đường tròn cố định.

Hướng dẫn làm bài:

a) Vì mặt phẳng (P) qua A và vuông góc với \(\Delta ‘\) nên AA’ thuộc (P). Vì M thuộc \(\Delta \) mà d là hình chiếu vuông góc của \(\Delta \) trên (P) nên M1 thuộc d. Vì  \(MA \bot {\rm{AA}}’ =  > {M_1}A \bot AA’\)

Mặt khác   \({M_1}A \bot M’A’\) nên ta suy ra \({M_1}A \bot ({\rm{AA}}’M’)\) . Do đó \({M_1}A \bot M’A\)   và điểm A thuộc mặt cầu đường kính M’M1.

Advertisements (Quảng cáo)

Ta có   \(M’A’ \bot (P)\) nên \(M’A’ \bot A'{M_1}\), ta suy ra điểm A’ cũng thuộc mặt cầu đường kính  M’M1

Ta có  (Q) // (P) nên ta suy ra   \(M{M_1} \bot (Q)\) mà MM’ thuộc (Q), do đó \({M_1}M \bot MM’\)

Như vậy 5 điểm A, A’ , M, M’, M1 cùng thuộc mặt cầu (S) có đường kính M’M1. Tâm O của mặt cầu (S) là trung điểm của đoạn M’M1.

Ta có \(M'{M_1}^2 = M’A{‘^2} + A'{M_1}^2 = M’A{‘^2} + A'{A^2} + A{M_1}^2 = {x^2} + {a^2} + {x^2}{\cot ^2}\alpha \)   vì MM1 = x và \(\cot \alpha  = {{A{M_1}} \over {{M_1}M}} = {{A{M_1}} \over x}\)

Bán kính r của mặt cầu (S) bằng  \({{M'{M_1}} \over 2}\)  nên \(r = {1 \over 2}\sqrt {{a^2} + {x^2}(1 + {{\cot }^2}\alpha )} \)

b) Hình tứ giác A’M’MM1 là hình chữ nhật nên tâm O cũng là trung điểm của A’M. Do đó khi x thay đổi thì mặt phẳng (Q) thay đổi và điểm O luôn luôn thuộc đường thẳng d’ đi qua trung điểm I của đoạn AA’ và song song với đường thẳng \(\Delta \). Vì mặt cầu tâm O luôn luôn đi qua hai điểm cố định A, A’nên nó có tâm O di động trên đường thẳng d’. Do đó mặt cầu tâm O luôn luôn chứa đường tròn tâm I cố định có đường kính AA’ cố định và nằm trong mặt phẳng cố định vuông góc với đường thẳng d’.

Bạn đang xem bài tập, chương trình học môn SBT Toán lớp 12 (sách cũ). Vui lòng chọn môn học sách mới cần xem dưới đây:

Advertisements (Quảng cáo)