KĨ THUẬT CASIO GIẢI BÀI TOÁN TÍNH GÓC GIỮA VECTO, ĐƯỜNG VÀ MẶT Sưu tầm : Trần Hoài Thanh –THPT Khúc Thừa Dụ, Ninh Giang, Hải Dương.. FB: https://www.facebook.com/tranhoaithanhvicko CAS
Trang 1KĨ THUẬT CASIO GIẢI BÀI TOÁN TÍNH GÓC GIỮA VECTO, ĐƯỜNG VÀ MẶT
Sưu tầm : Trần Hoài Thanh –THPT Khúc Thừa Dụ, Ninh Giang, Hải Dương
FB: https://www.facebook.com/tranhoaithanhvicko
CASIO TRẮC NGHIỆM https://tinyurl.com/casiotracnghiem
HỌC CASIO FREE TẠI: https://tinyurl.com/casiotracnghiem
Group: THỦ THUẬT CASIO THPT https://fb.com/groups/casiotracnghiem
Phương pháp chung:
I) KIẾN THỨC NỀN TẢNG
1 Góc giữa hai vecto
Cho hai vecto u x y z ; ; và v x y z '; '; ' , góc giữa hai vecto u v, được tính theo công thức :
cos ;
u v
0 ;180
2 Góc giữa hai đường thẳng
Cho hai đường thẳng d và d ' có hai vecto chỉ phươngud và ud' Góc giữa hai đường thẳng
, '
'
'
d d
d d
d d
u u
u u
)
0 ;90
3 Góc giữa hai mặt phẳng
Cho hai mặt phẳng P và Q có hai vecto pháp tuyến nP và nQ Góc giữa hai mặt phẳng
P , Q được tính theo công thức :
P Q
P Q
P Q
n n
n n
0 ;90
4 Góc giữa một đường thẳng và một mặt phẳng
Cho đường thẳng d có vecto chỉ phương u và mặt phẳng P có vecto pháp tuyến n Góc
giữa đường thẳng d và mặt phẳng Q được tính theo công thức sin cos u n;
Trang 2 Góc giữa một đường thẳng và một mặt phẳng thuộc khoảng 0 0
0 ;90
5 Lệnh Caso
Lệnh đăng nhập môi trường vecto MODE 8
Nhập thông số vecto MODE 8 1 1
Tính tích vô hướng của 2 vecto : vectoA SHIFT 5 7 vectoB
Tính tích có hướng của hai vecto : vectoA x vectoB
Lệnh giá trị tuyệt đối SHIFT HYP
Lệnh tính độ lớn một vecto SHIFT HYP
Lệnh dò nghiệm của bất phương trình MODE 7
Lệnh dò nghiệm của phương trình SHIFT SOLVE
II) VÍ DỤ MINH HỌA
VD1-[Thi thử báo Toán học tuổi trẻ lần 4 năm 2017]
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho ba điểm A 2;1; 0 , B 3; 0; 4 , C 0;7;3 Khi đó
cos AB BC; bằng :
A.14 118
3 118
C. 798
57 D. 798
57
GIẢI
Nhập hai vecto AB BC, vào máy tính Casio
w811p1=p1=4=w8213=7=p 1=
3 118
;
AB BC
AB BC
AB BC
cq54))=
Đáp số chính xác là B
VD2-[Câu 37 đề minh họa vào ĐHQG HNnăm 2016]
'
A. 0
45 B. 0
90 C.600D 0
30
GIẢI
Trang 3Đường thẳng d có vecto chỉ phương u 1; 1; 2 , đường thẳng d ' có vecto chỉ phương u ' 2;1;1
'
u u
u u
u u
w8111=p1=2=w8212=1=1= Wqcq53q57q54)P(qcq53 )Oqcq54))=
cos0.5 60
6
ABCD
V AB AC AD
=qkM)=
Đáp số chính xác là C
VD3-[Thi thử báo Toán học tuổi trẻ lần 5 năm 2017]
Tìm m để góc giữa hai vecto u 1;log 5;log 23 m , v 3;log 3; 45 là góc nhọn
A.1 1
2
m
1 1 0
2
m m
C.0 1
2
m
D.m 1
GIẢI
Gọi góc giữa 2 vecto u v, là thì cos .
u v
u v
Để góc nhọn thì cos 0 u v 01.3 log 5.log 3 4.log 2 3 5 m 0 log 2 1 0m (1)
Để giải bất phương trình (1) ta sử dụng chức năng MODE 7 với thiết lập Start 2 End 2 Step 0.5
w7iQ)$2$+1==p0.5=1.5= 0.25=
Ta thấy f 0.25 0.5 0 Đáp án C sai
Ta thấy f 1.25 4.1062 0 Đáp số B và D sai
Trang 4 Đáp số chính xác là A
VD4-[Câu 42a trang 125 Sách bài tập nâng cao hình học 12]
4
: sin cos sin 2 0
với nhau
A.150 B.750 C.900 D Cả A, B, C đều đúng
GIẢI
4
P
n
sin ; cos ;sin
Q
Để hai mặt phẳng trên vuông góc với nhau góc giữa nP và nQ bằng 0
90 n nP. Q 0
3
1
4
4
Vì đề bài đã cho sẵn đáp án nên ta sử dụng phương pháp thử đáp án bằng chức năng CALC của máy tính Casio
15
P 0 Đáp án A đúng
jQ))pa1R4$kQ))pjQ))^3 r15=
75
P 0 Đáp án B đúng
r75=
Đáp số chính xác là D
VD5-[Thi học sinh giỏi tỉnh Phú Thọ năm 2017]
Điểm H 2; 1; 2 là hình chiếu vuông góc của gốc tọa độ O lên mặt phẳng P Tìm số đo góc giữa mặt phẳng P và mặt phẳng Q : x y 6 0
A.300B.450 C.600D.900
GIẢI
Mặt phẳng P vuông góc với OH nên nhận OH 2; 1; 2 là vecto pháp tuyến
P : 2 x 2 1 y 1 2 z 2 0 2 x y 2 z 9 0
Mặt phẳng Q có vecto pháp tuyến là n 1; 1;0
Trang 5 Gọi là góc giữa hai mặt phẳng P và Q cos .
Q
Q
OH n
OH n
w8112=p1=p2=w8211=p1= 0=Wqcq53q57q54)P(qcq 53)Oqcq54))=
2
=qkM)=
Đáp số chính xác là B
VD6-[Câu 47 trang 126 Sách bài tập hình học nâng cao 12]
Mặt phẳng Q nào sau đây đi qua hai điểm A 3; 0; 0 và B 0; 0;1 đồng thời tạo với mặt phẳng Oxy
một góc là 0
60
5 3 3 0
x y z
x y z
C. 5 3 3 0
5 3 3 0
x y z
x y z
26 3 3 0
26 3 3 0
x y z
x y z
GIẢI
Cách Casio
Để thực hiện cách này ta sẽ làm các phép thử Ta thấy tất cả các mặt phẳng xuất hiện trong đáp án đều đi qua 2 điểm A B, Vậy ta chỉ cần tính góc giữa mặt phẳng xuất hiện trong đáp án và mặt phẳng Oxy là xong
Với mặt phẳng Q : x 26 y 3 z 3 0 có vecto pháp tuyến n Q 1; 26;3 , mặt phẳng
Oxy có vecto pháp tuyến n 0;0;1
Q
Q
n n
w8111=ps26)=3=w8210=0
=1=Wqcq53q57q54)P(qc q53)Oqcq54))=
Trang 6 Đáp án chắc chắn phải chứa mặt phẳng Q : x 26 y 3 z 3 0
Tiếp tục thử với mặt phẳng x5y3z 3 0 nếu thỏa thì đáp án A đúng nếu không thì đáp án D
đúng
Cách tự luận
Gọi mặt phẳng Q có dạng AxBy Cz D 0
3
D C A
3
Q xBy z và có vecto pháp tuyến 1; ; 1
3
Q
n B
cos 60
2
Q
Q
n n
2
Q
Q
n n
2
2
1 0 0 1.1
3
1
3
B
B B
Đáp án chính xác là C
VD7-[Câu 71 trang 134 Sách bài tập hình học nâng cao lớp 12]
A.300 B.450 C.600 D.900
GIẢI
Đường thẳng có vecto chỉ phương u 2;1;1 và mặt phẳng P có vecto pháp tuyến
1; 2; 1
n
Gọi là góc giữa giữa 2 vectơ u n, Ta có cos .
u n
u n
w8112=1=1=w8211=2=p1= Wqcq53q57q54)P(qcq53 )Oqcq54))=
Trang 7 Gọi là góc giữa đường thẳng và mặt phẳng P sin cos 0.5
0
30
qjM)=
Đáp án chính xác là A
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1-[Câu 21 trang 119 Sách bài tập hình học nâng cao lớp 12]
Cho bốn điểm A 1;1; 0 , B 0; 2;1 , C 1; 0; 2 , D 1;1;1 Tính góc giữa 2 đường thẳng AB và CD :
A 300 B 600C 900D.1200
Bài 2-[Câu 8 trang 142 Sách bài tập hình học nâng cao 12]
Cho u 1;1; 2 và v 1;0; m Tìm m để góc giữa hai vecto u v , là 0
45
2 6
m
m
B.m 2 6 C.m 2 6 D Không có m thỏa mãn
Bài 3-[Câu 14 trang 143 Sách bài tập hình học nâng cao 12]
P m x y m z và 2
2xm y2z 1 0 vuông góc với nhau :
A. m 2 B.m 1 C. m 2D. m 3
Bài 4-[Câu 94 trang 140 Sách bài tập hình học nâng cao 12]
Cho hình lập phương ABCD A B C D ' ' ' ' cạnh bằng a Xét hai điểm là trung điểm B C ' ' Tính cosin góc giữa hai đường thẳng AP và BC '
A. 1
3 B. 2
2
Bài 5-[Câu 47a trang 126 Sách bài tập hình học nâng cao 12]
Viết phương trình mặt phẳng P chứa trục Oz và tạo với mặt phẳng Q : 2 x y 5 z 0 một góc
0
60
x y
3 0
x y
x y
x y
x y
Bài 6-[Câu 19 trang 145 Sách bài tập hình học nâng cao lớp 12]
Cho P : 3 x 4 y 5z 8 0 và đường thẳng d là giao tuyến của hai mặt phẳng : x 2 y 1 0 ,
: x 2 z 3 0 Gọi là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng P Khi đó :
A.300 B. 0
45
C.600 D 900
LỜI GIẢI BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1-[Câu 21trang 119Sách bài tập hình học nâng cao lớp 12]
Trang 8Cho bốn điểm A 1;1; 0 , B 0; 2;1 , C 1; 0; 2 , D 1;1;1 Tính góc giữa 2 đường thẳng AB và CD :
A 300 B 600C 900D.1200
GIẢI
Đường thẳng AB nhận vecto AB 1;1;1 là vecto chỉ phương , đường thẳng CD nhận CD 0;1; 1 là vecto chỉ phương
Gọi là góc giữa hai đường thẳng AB CD, và được tính theo công thức :
AB CD
AB CD
AB CD
Nhập các vecto AB CD , vào máy tính Casio
w811p1=1=1=w8210=1=p1=
AB CD
AB CD
AB CD
Wqcq53q57q54)P(qcq53)O qcq54))=
Vậy đáp số chính xác là C
Bài 2-[Câu 8 trang 142 Sách bài tập hình học nâng cao 12]
Cho u 1;1; 2 và v 1;0; m Tìm m để góc giữa hai vecto u v, là 450
2 6
m
m
B.m 2 6 C.m 2 6 D Không có m thỏa mãn
GIẢI
cos ;
u v
Để góc giữa 2 vecto trên là 0
45 thì
0
Để kiểm tra giá trị m thỏa mãn ta sử dụng máy tính Casio với chức năng CALC
Với m 2 6
w1a1p2Q)Rs6$OsQ)d+1$$pa 1Rs2r2ps6)=
Trang 92 6
m
thỏa Đáp số đúng chỉ có thể là A hoặc B
Tiếp tục kiểm tra với m 2 6
r2+s6)=
Bài 3-[Câu 14 trang 143 Sách bài tập hình học nâng cao 12]
P m x y m z và 2
2xm y2z 1 0 vuông góc với nhau :
A. m 2 B.m 1 C. m 2D. m 3
GIẢI
' 2; ; 2
Để hai mặt phẳng trên vuông góc nhau thì nn'n n '0
Đáp án chính xác là A
Bài 4-[Câu 94 trang 140 Sách bài tập hình học nâng cao 12]
Cho hình lập phương ABCD A B C D ' ' ' ' cạnh bằng a Xét hai điểm là trung điểm B C ' ' Tính cosin góc giữa hai đường thẳng AP và BC '
A. 1
3 B. 2
2 D
2 2
GIẢI
Ta chọn hệ trục tọa độ Oxyz có gốc là đỉnh A , tia Ox chứa AB , tia Oy chứa AD , tia Oz chứa AA' Chọn a 1 khi đó : A 0;0;0 , B 0;1; 0 , D 0;1; 0 , A ' 0; 0;1 , B ' 1; 0;1 , C ' 1;1;1
1
1; ;1
2
, 1; ;11
2
, BC ' 0;1;1
2
AP BC
AP BC
w8111=0.5=1=w8210=1=1=W qcq53q57q54)P(qcq53)Oq cq54))=
Trang 10D là đáp số chính xác
Bài 5-[Câu 47a trang 126 Sách bài tập hình học nâng cao 12]
Viết phương trình mặt phẳng P chứa trục Oz và tạo với mặt phẳng Q : 2 x y 5 z 0 một góc
0
60
x y
3 0
x y
x y
x y
x y
GIẢI
Cách Casio
Với mặt phẳng P : x 3 y 0 có vecto pháp tuyến n P 1;3 , mặt phẳng Q có vecto pháp tuyến n Q 2;1; 5
P Q
P Q
n n
w8111=3=0=w8212=1=ps5 )=Wqcq53q57q54)P(qcq 53)Oqcq54))=
Đáp án chắc chắn phải chứa mặt phẳng x3y0
Tiếp tục thử với mặt phẳng x3y0 nếu thỏa thì đáp án A đúng nếu không thì đáp án C đúng
Cách tự luận
Gọi mặt phẳng P có dạng AxBy Cz D 0 P chứa trục Oz thì P chứa 2 điểm thuộc trục Oz Gọi hai điểm đó là A 0;0;0 và B 0; 0;1
P qua A D 0 , P qua B C D 0 C D0Chọn A 1
Khi đó P :xBy0 và có vecto pháp tuyến nQ 1; ;0 B
cos 60
2
P Q
P Q
n n
2
Q
Q
n n
B B
Trang 11
3
3
B
B
Đáp án chính xác là C
Bài 6-[Câu 19 trang 145 Sách bài tập hình học nâng cao lớp 12]
Cho P : 3 x 4 y 5z 8 0 và đường thẳng d là giao tuyến của hai mặt phẳng : x 2 y 1 0 ,
: x 2 z 3 0 Gọi là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng P Khi đó :
A.300 B. 0
45
C.600 D 900
GIẢI
d là giao tuyến của hai mặt phẳng , nên nhận d vuông góc với hai vecto pháp tuyến của hai mặt phẳng này
Vecto chỉ phương u d n n; 4; 4; 4
w8111=p2=0=w8211=0=p2=W q53Oq54=
2
d P
d P
u n
w8114=2=2=w8213=4=5=Wqc q53q57q54)P(qcq53)Oqcq 54))=
2
qjM)=
. Đáp số chính xác là C
Chính xác là B