Sau một khoảng thời gian nghỉ học kéo dài do ảnh hưởng của tình hình dịch bệnh, thì hiện tại, nhiều trường THPT trên toàn quốc đã bắt đầu cho học sinh đi học trở lại. Đây là thời điểm các em học sinh lớp 12 cần ôn tập lại kiến thức để chuẩn bị cho kỳ thi THPT Quốc gia và kỳ thi tuyển sinh vào các trường Cao đẳng – Đại học năm học 2019 – 2020.
Trang 1CHỦ ĐỀ 2 QUAN HỆ VUÔNG GÓC VÉCTƠ TRONG KHÔNG GIAN
Bài 1 VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN
3 Tích vô hướng của hai vectơ:
Góc giữa hai vectơ trong không gian: Ta có: AB u AC v= , =
Khi đó: ( )u v , =BAC (00 ≤BAC≤180 )0
Tích vô hướng của hai vectơ trong không gian:
Cho u v ≠ , 0 Khi đó: u v u v = cos ,( )u v
• Với u = 0
hoặc v = 0
, quy ước: u v = 0
• Với u v ≠ , 0, ta có: u v ⊥ ⇔u v =0
II KỸ NĂNG CƠ BẢN
Dạng 1: Chứng minh đẳng thức Phân tích vectơ Áp dụng công thức tính tích vô hướng
• Áp dụng các phép toán đối với vectơ (phép cộng hai vectơ, phép hiệu hai vectơ, phép nhân một vectơ với một số)
• Áp dụng các tính chất đặc biệt của hai vectơ cùng phương, trung điểm của đoạn thẳng, trọng tâm của tam giác
Ví dụ: Cho hình lăng trụ ABC A B C ′ ′ ′, M là trung điểm của BB′ Đặt CA a =
,CB b =
, '
AA c=
Khẳng định nào sau đây đúng?
Trang 2Cần lưu ý tính chất M là trung điểm của thì 1 1
• Ứng dụng điều kiện của hai vectơ cùng phương, ba vectơ đồng phẳng
Ví dụ : Trong không gian cho điểm O và bốn điểm A, B, C, D không thẳng hàng Điều kiện cần và
Bài 2 GÓC GIỮA HAI ĐƯỜNG THẲNG
III KIẾN THỨC CƠ BẢN
1 Vectơ chỉ phương của đường thẳng:
Vectơ a ≠ 0 được gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng d nếu giá của a song song hoặc trùng
với đường thẳng d
2 Góc giữa hai đường thẳng:
Cho // 'a a , // ' b b và ' a , ' b cùng đi qua một điểm Khi đó: ( )a b, =( )a b', '
Giả sử u v , lần lượt là vectơ chỉ phương của đường thẳng a, b và ( )u v ϕ , =
Khi đó: ( ) 0 ( ( 00 0)0)
0 90,
Lưu ý: Hai đường thẳng vuông góc với nhau chỉ có thể cắt nhau hoặc chéo nhau
IV KỸ NĂNG CƠ BẢN :
Xác định góc giữa hai đường thẳng, chứng minh hai đường thẳng vuông góc
Trang 3Ví dụ :Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’ có tất cả các cạnh đều bằng nhau Trong các mệnh đề sau,
mệnh đề nào sai?
A A C′ ′ ⊥BD B BB′ ⊥BD C A B DC′ ⊥ ′ D BC′⊥ A D′
Hướng dẫn
Theo tính chất hình hộp, các cạnh bên vuông góc các cạnh đáy nên BB′ ⊥BD
Bài 3 ĐƯỜNG THẲNG VUÔNG GÓC MẶT PHẲNG
Mặt phẳng trung trực của một đoạn thẳng: là mặt phẳng vuông góc với đoạn thẳng tại trung
điểm của đoạn thẳng đó Mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng là tập hợp tất cả các điểm cách đều hai đầu mút của đoạn thẳng
βα
αα
Nếu d vuông góc với ( )α thì góc giữa d và ( )α là 900
Nếu d không vuông góc với ( )α thì góc giữa d và ( )α là thì góc giữa d và ' d với ' d là hình chiếu của d trên ( )α
Trang 4A Nếu đường thẳng d ⊥( )α thì d vuông góc với hai đường thẳng trong ( )α
B Nếu đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng nằm trong (α) thì d ⊥( )α
C Nếu đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau nằm trong ( )α thì d vuông góc với
bất kì đường thẳng nào nằm trong ( )α
Bài 4 GÓC GIỮA HAI MẶT PHẲNG
VII KIẾN THỨC CƠ BẢN
thì góc giữa hai mặt phẳng ( )α
và ( )β là góc giữa hai đường thẳng a và b
Chú ý: Gọi góc giữa hai mặt phẳng ( )α và ( )β là ϕ thì ϕ∈ 0 ;900 0
2 Diện tích hình chiếu của một đa giác:
Gọi S là diện tích của đa giác ℋ nằm trong ( )α và S’ là diện tích của đa giác ℋ’ là hình chiếu
vuông góc của đa giác ℋ lên ( ) β Khi đó S'=S.cosϕ với ϕ là góc giữa hai mặt phẳng ( )α và
a d
βα
Trang 5B A
(ABC là góc giữa hai đường thẳng ) SH và AH, là góc SHA
D Sai do cách xác định như câu C
Trang 6BÀI TẬP NHẬN BIẾT – THÔNG HIỂU
Câu 1 Trong không gian cho tứ diện đềuABCD Khẳng định nào sau đây là sai:
Câu 4 Trong không gian cho hai đường thẳng a và b lần lượt có vectơ chỉ phương là u v , Gọi α là
góc giữa hai đường thẳng a và b Khẳng định nào sau đây là đúng:
D Nếu a và b vuông góc với nhau thì u v = 0
Câu 5 Trong các mệnh đề sau đây mệnh đề nào sai?
Câu 8 Trong không gian cho 3 vectơ u v , , w
không đồng phẳng Mệnh đề nào sau đây là đúng?
Trang 7thì B là trung điểm của AC
D Cho d⊂( )α và ' ( )d ⊂ β Nếu mặt phẳng ( )α và ( )β vuông góc với nhau thì hai đường thẳng d và d' cũng vuông góc với nhau
Câu 11 Cho hình lăng trụ ABC A B C ′ ′ ′, M là trung điểm của BB′ Đặt CA a =
,CB b =
, AA c'=
Khẳng định nào sau đây đúng?
Trang 8Câu 18 Cho ∆SAB đều và hình vuông ABCD nằm trong 2 mặt phẳng vuông góc nhau Tính góc giữa
SC và (ABCD ? )
A α ≈18 35'0 B α ≈ 15 62 ' 0 C α ≈37 45'0 D α ≈63 72'0
Câu 19 Cho S ABCD có đáy hình thang vuông tại A và , B AD =2 ,a AB BC a SA = = vuông góc ,
với mặt phẳng đáy Biết SC tạo với mặt phẳng đáy một góc bằng 600 Tính góc giữa SD và mặt phẳng (SAC ? )
A α ≈24 5'0 B α ≈34 15'0 C α ≈73 12'0 D α ≈62 8'0
Câu 20 Cho hình chóp S ABC có SA SB SC= = =2a, đáy là tam giác vuông tại A , ABC =600,
, AB a= Tính góc giữa hai mặt phẳng (SAC và ) (ABC ? )
A α ≈76 24'0 B α ≈44 12'0 C α ≈63 15'0 D α ≈73 53'0
Câu 21 Cho S ABCD có đáy là hình vuông cạnh a , SC tạo đáy góc 450, SA vuông góc với đáy Tính
góc giữa (SAB) và (SCD ? )
A α ≈35 15'0 B α ≈75 09'0 C α ≈67 19'0 D α ≈38 55'0
Câu 22 Cho chóp S ABCD có đáy là hình vuông cạnh ,a SA vuông góc với mặt phẳng đáy và (SCD )
tạo với mặt phẳng đáy góc 450 Tính góc giữa (SBC và ) (SCD )
A α =74 12'0 B α =42 34'0 C α =300 D α =600
Câu 23 Cho S ABC có SA SB SC đôi một vuông góc Biết rằng , , SA SB a SC a= = , = 2 Hỏi góc
giữa (SBC và ) (ABC ? )
A α ≈50 46'0 B α =63 12'0 C α =34 73'0 D α =42 12'0
Câu 24 Cho S ABCD có đáy là hình chữ nhật, AB a SA= , vuông góc mặt phẳng đáy, SC hợp với mặt
phẳng đáy góc 450 và hợp với (SAB góc 30) 0 Tính góc giữa (SBC và mặt phẳng đáy? )
A α =83 81'0 B α =79 01'0 C α =62 33'0 D α ≈54 44'0
Câu 25 Cho chóp tứ giác S ABCD có đáy là hình chữ nhật cạnh AB=4a, AD=3a Các cạnh bên đều
có độ dài 5 a Tính góc giữa (SBC và ) (ABCD ? )
A α =75 46'0 B α =71 21'0 C α =68 31'0 D.α ≈65 12'0
Câu 26 Khẳng định nào sau đây là khẳng định sai ?
A Nếu đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau nằm trong ( )α ( )α thì d vuông góc với bất kì đường thẳng nào nằm trong ( )α
B Nếu đường thẳng d⊥( )α thì d vuông góc với hai đường thẳng trong ( )α
C Nếu đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng nằm trong ( )α thì d⊥( )α
Câu 29 Mệnh đề nào sau đây là mệnh đề sai ?
A Một đường thẳng và một mặt phẳng (không chứa đường thẳng đã cho) cùng vuông góc với
một đường thẳng thì song song nhau
B Hai mặt phẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thì song song
Trang 9C Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một mặt phẳng thì song song
D Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thứ ba thì song song
Câu 30 Hình hộp chữ nhật có ba kích thước là 3, 4, 5 thì độ dài đường chéo của nó là:
Câu 31 Cho hình chóp S ABCD có SA⊥(ABC)và ABC vuông ở B AH là đường cao của SAB
Khẳng định nào sau đây là khẳng định sai ?
A SA BC⊥ B AH BC⊥ C AH AC⊥ D AH SC⊥
Câu 32 Cho điểm A nằm ngoài mặt phẳng ( )P Gọi H là hình chiếu của A lên ( )P M, N là các điểm
thay đổi trong ( )P Mệnh đề nào sau đây là mệnh đề sai?
A Nếu AM = AN thì HM HN= B Nếu AM > AN thì HM HN>
C Nếu AM > AN thì HM HN< D Nếu HM HN> thì AM > AN
Câu 33 Cho tứ diện ABCD có AB, AC, AD đôi một vuông góC Chỉ ra mệnh đề sai trong các mệnh đề
sau đây:
A Ba mặt phẳng (ABC) (; ABD) (; ACD) đôi một vuông góC
B Tam giác BCD vuông
C Hình chiếu của A lên mặt phẳng (BCD là trực tâm tam giác BCD )
D Hai cạnh đối của tứ diện vuông góc
Câu 34 Cho đoạn thẳng AB là (P) là mặt phẳng trung trực của nó Mệnh đề nào sau đây là mệnh đề sai?
Câu 38 Cho tứ diện ABCD, gọi M N, là trung điểm của các cạnh AC và BD, G là trọng tâm của tứ
diện ABCD và O là một điểm bất kỳ trong không gian Giá trị k thỏa mãn đẳng thức
Trang 10Câu 43 Cho chóp S ABCD có mặt phẳng đáy là hình vuông cạnh a, ∆SAB là tam giác vuông cân tại
S và nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đáy Tính góc giữa SC và AD ?
A α ≈ 39 22' 0 B α ≈ 73 45' 0 C α ≈ 35 15' 0 D α ≈ 42 24' 0
Câu 44 Cho hình chóp S ABCD có mặt phẳng đáy hình thoi cạnh a ABC, =60 ,0 SA vuông góc mặt
phẳng đáy là SA a= 3 Tính góc giữa (SBC) và (ABCD) ?
A α ≈33 11'0 B α ≈14 55'0 C α ≈62 17'0 D α ≈26 33'0
Câu 45 Cho hình chóp S ABCD có mặt phẳng đáy là hình chữ nhật,SA⊥(ABCD), gọi E, F lần lượt
là hình chiếu vuông góc của A lên SB và SD Chọn mệnh đề đúng :
A SC⊥(AEF) B SC⊥(ADE) C SC⊥(ABF) D SC⊥(AEC)
Câu 46 Cho hình chóp S ABC có SA SB SC= = Gọi H là hình chiếu vuông góc của S lên (ABC )
Khi đó khẳng định nào đúng?
A H là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC
B H là tâm đường tròn nội tiếp tam giác ABC
C H là trọng tâm tam giác ABC
D H là trực tâm tam giác ABC
Câu 47 Cho hình chóp S ABCD có mặt phẳng đáy là hình chữ nhật, tam giác SBD đều, SA vuông góc
với mặt phẳng đáy Mặt phẳng ( )α đi qua điểm A và vuông góc đường thẳng SBcắt các đường SB, SC lần lượt tại M , N
5 Thiết diện cắt hình chóp S ABCD bởi mặt phẳng ( )α là hình bình hành
Có bao nhiêu nhận định sai?
Câu 48 Cho hình chóp tứ giác đều có tất cả các cạnh đều bằng a Tính cosin của góc giữa hai mặt bên
không liền kề nhau
Trang 11Câu 50 Cho hình chóp tứ giác đều có tất cả các cạnh đều bằng a Gọi E là trung điểm cạnh SC Tính
cosin của góc giữa hai mặt phẳng (SBD và ) (EBD )
Câu 52 Cho tam giác đều ABC cạnh a d B, d C lần lượt là đường thẳng đi qua B, C và vuông góc
(ABC ) ( )P là mặt phẳng đi qua A và hợp với (ABC một góc bằng 60) o ( )P cắt d B, d C tại
Câu 53 Cho hình tứ diện ABCD có hai mặt phẳng (ABC và ) (ABD cùng vuông góc với mặt phẳng )
(BCD Gọi ) BE và DF là hai đường cao của tam giác BCD, DK là đường cao của tam giác
ACD, bảy điểm A, B, C, D, E, F, K không trùng nhau Khẳng định nào sau đây là khẳng
định sai?
A (ABE) (⊥ DFK) B (ADC) (⊥ DFK)
C (ABC) (⊥ DFK) D (ABE) (⊥ ADC)
Câu 54 Cho hình chóp tứ giác đều S ABCD có O là tâm của hình vuông ABCD, AB a= , SO=2a
Gọi ( )P là mặt phẳng qua AB và vuông góc với mặt phẳng (SCD Thiết diện của ) ( )P và
Trang 12ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Tứ diện ABCD là đều nên AD không thể vuông góc với DC
Câu 2 Trong không gian cho hình hộp ABCD A B C D Khi đó 4 vectơ nào sau đây đồng phẳng? ' ' ' '
2
⇔ = + ⇔= +
Câu 4 Trong không gian cho hai đường thẳng a và b lần lượt có vectơ chỉ phương là u v , Gọi α là
góc giữa hai đường thẳng a và b Khẳng định nào sau đây là đúng:
C D
Trang 13Bằng quy tắc 3 điểm ta nhận thấy rằng AB BC CD DA+ + + =0
đúng với mọi điểm A B C D, , ,nằm trong không gian chứ không phải chỉ riêng 4 điểm đồng phẳng
Câu 6 Cho tứ diện ABCD có trọng tâm G Chọn mệnh đề đúng:
Câu 8 Trong không gian cho 3 vectơ u v , , w
không đồng phẳng Mệnh đề nào sau đây là đúng?
Trang 14thì B là trung điểm của AC
D Cho d⊂( )α và ' ( )d ⊂ β Nếu mặt phẳng ( )α và ( )β vuông góc với nhau thì hai đường thẳng d và d' cũng vuông góc với nhau
Cần lưu ý tính chất M là trung điểm của thì 1 1
Trang 15Gọi O là tâm hình bình hành ABCD, khi đó SA SC SB SD + = + =2SO
Do I là tâm hình bình hành ABCD nên
4OI OA OB OC OD = + + +
142
Trang 16Câu 17 Cho S ABC có (SAC) và (SAB) cùng vuông
góc với đáy, ∆ABC đều cạnh a , SA=2a Tính
góc α giữa SB và ( SAC ? )
A α ≈22 47'0 B α ≈22 79'0
C α ≈37 45'0 D α ≈67 120
Hướng dẫn giải
Lấy H là trung điểm AC Dễ chứng minh BH ⊥(SAC)
suy ra H là hình chiếu vuông góc của B lên (SAC)
Câu 18 Cho SAB∆ đều và hình vuông ABCD nằm trong 2 mặt
phẳng vuông góc nhau Tính góc giữa SC và (ABCD ? )
S
D H
A
B
C S
Trang 17Câu 19 Cho S ABCD có đáy hình thang vuông tại A và , B AD =2 ,a AB BC a SA = = vuông góc ,
với mặt phẳng đáy Biết SC tạo với mặt phẳng đáy một góc bằng 600 Tính góc giữa SD và mặt phẳng (SAC ? )
DC⊥ SAC , vậy góc giữa SD và (SAC là ) D C S
Dễ thấy góc giữa SC tạo mặt phẳng đáy là góc SCA nên
Câu 20 Cho hình chóp S ABC có SA SB SC= = =2a, đáy là tam
giác vuông tại A , ABC =600, , AB a= Tính góc giữa hai
MH
Câu 21 Cho S ABCD có đáy là hình vuông cạnh a ,
SC tạo đáy góc 450, SA vuông góc với đáy
Tính góc giữa (SAB) và (SCD ? )
A α ≈35 15'0 B α ≈75 09'0
C α ≈67 19'0 D α ≈38 55'0
Hướng dẫn giải
Ta thấy giao tuyến của (SAB và ) (SCD là )
đường d qua S và song song với AB
Dễ chứng minh d ⊥(SAD) nên góc giữa
(SAB và () SCD là ) DSA
S
D
C B
M
S d
Trang 18Ta dễ thấy góc giữa SC và mặt phẳng đáy là góc SCA =450.Từ đó dễ dàng tính đượcSA AC a= = 2,AD a=
Câu 22 Cho chóp S ABCD có đáy là hình vuông cạnh ,a SA vuông góc với mặt phẳng đáy và (SCD )
tạo với mặt phẳng đáy góc 450 Tính góc giữa (SBC và ) (SCD )
Câu 23 Cho S ABC có SA SB SC đôi một vuông góc , ,
Biết rằng SA SB a SC a= = , = 2 Hỏi góc giữa
Câu 24 Cho S ABCD có đáy là hình chữ nhật, AB a SA= , vuông góc mặt phẳng đáy, SC hợp với mặt
phẳng đáy góc 450 và hợp với (SAB góc 30) 0 Tính góc giữa (SBC và mặt phẳng đáy? )
B
C N
Trang 19Câu 25 Cho chóp tứ giác S ABCD có đáy là hình chữ nhật cạnh AB=4a, AD=3a Các cạnh bên đều
có độ dài 5 a Tính góc giữa (SBC và ) (ABCD ? )
A α =75 46'0 B α =71 21'0 C α =68 31'0 D.α ≈65 12'0
Hướng dẫn giải
Hạ SH ⊥(ABCD) Do các cạnh bên bằng nhau
nên H là tâm đường tròn ngoại tiếp của đáy,
tức H là tâm đáy Lấy I là trung điểm BC nên
góc giữa (SBC và ) (ABCD là .) SIH
Câu 26 Khẳng định nào sau đây là khẳng định sai ?
A Nếu đường thẳng d vuông góc với hai
đường thẳng cắt nhau nằm trong ( )α ( )α thì d
vuông góc với bất kì đường thẳng nào nằm trong ( )α
B Nếu đường thẳng d⊥( )α thì d vuông góc với hai đường thẳng trong ( )α
C Nếu đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng nằm trong ( )α thì d⊥( )α
• đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau nằm trong mặt phẳng (α) thì nó sẽ
vuông góc với mặt phẳng ( )α và do đó d vuông với mọi đường thẳng nằm trong ( )α là hiển
nhiên đúng
• Đường thẳng d vuông góc với mặt phẳng ( )α thì d song song hoặc trùng với giá của véc tơ
pháp tuyến của mặt phẳng ( )α do đó nếu đường thẳng a//( )α thì a d⊥ là đúng
Câu 27 Trong không gian cho đường thẳng ∆ và điểm O Qua O có bao nhiêu đường thẳng vuông
góc với ∆?
Hướng dẫn giải
Qua điểm O có vô số đường thẳng vuông góc với đường thẳng ∆ cho trước chúng nằm trong
mặt phẳng qua O và vuông góc với đường thẳng ∆
Câu 28 Qua điểm O cho trước, có bao nhiêu mặt phẳng vuông góc với đường thẳng ∆ cho trước?
Trang 20A Một đường thẳng và một mặt phẳng (không chứa đường thẳng đã cho) cùng vuông góc với
một đường thẳng thì song song nhau
B Hai mặt phẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thì song song
C Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một mặt phẳng thì song song
D Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thứ ba thì song song
Hướng dẫn giải:
Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thứ ba thì song song nếu hai
đường thẳng này đồng phẳng Trong trường hợp không đồng phẳng chúng có thể chéo nhau
trong không gian
Các đáp án khác đều đúng hiển nhiên
Câu 30 Hình hộp chữ nhật có ba kích thước là 3, 4, 5 thì độ dài đường chéo của nó là:
Hướng dẫn giải:
Độ dài đường chéo của hình hộp là 32 +42 +52 = 50 5 2=
Vậy đáp án đúng là 5 2
Câu 31 Cho hình chóp S ABCD có SA⊥(ABC)và ABC vuông ở B AH là đường cao của SAB
Khẳng định nào sau đây là khẳng định sai ?
Câu 32 Cho điểm A nằm ngoài mặt phẳng ( )P Gọi H là hình chiếu của A lên ( )P M, N là các điểm
thay đổi trong ( )P Mệnh đề nào sau đây là mệnh đề sai?
Theo tính chất mối liên hệ giữa đường xiên (AM AN và hình chiếu , ) (HM HN Đường , )
xiên dài hơn có hình chiếu dài hơn và ngược lại Mệnh đề sai là “Nếu AM > AN thì
HM HN< ”
Câu 33 Cho tứ diện ABCD có AB, AC, AD đôi một vuông góC Chỉ ra mệnh đề sai trong các mệnh đề
sau đây:
A Ba mặt phẳng (ABC) (; ABD) (; ACD) đôi một vuông góC
B Tam giác BCD vuông
C Hình chiếu của A lên mặt phẳng (BCD là trực tâm tam giác BCD )
D Hai cạnh đối của tứ diện vuông góc