Các bài tập về giao tuyến của hai mặt phẳng

Các bài tập về giao tuyến của hai mặt phẳng Dạng 1 : Xác định giao tuyến của hai mặt phẳng (a) và (b) Phương pháp : · Tìm hai điểm chung phân biệt của hai mặt phẳng (a) và (b) · Đường thẳng đi qua hai điểm chung ấy là giao tuyến cần tìm Chú ý : Để tìm điểm chung của (a) và (b) thường tìm 2 đường thẳng đồng phẳng lần lượt nằm trong hai mp giao điểm nếu có của hai đường thẳng này là điểm chung của hai mặt phẳng Bài tập : 1. Trong mặt phẳng () cho tứ giác có các cặp cạnh đối không song song và điểm . a. Xác định giao tuyến của và (SBD) b. Xác định giao tuyến của (SAB) và (SCD) c. Xác định giao tuyến của (SAD) và (SBC) 2. Cho bốn điểm A,B,C,D không cùng thuộc một mặt phẳng .Trên các đoạn thẳng AB, AC, BD lần lượt lấy các điểm M, N, P sao cho MN không song song với BC. Tìm giao tuyến của ( BCD) và ( MNP 3. Cho tam giác ABC và một điểm S không thuộc mp (ABC ) , một điểm I thuộc đoạn SA .Một đường thẳng a không song song với AC cắt các cạnh AB, BC theo thứ tự tại J , K. Tìm giao tuyến của các cặp mp sau : a. mp ( I,a) và mp (SAC ) b. mp ( I,a) và mp (SAB ) c. mp ( I,a) và mp (SBC ) 4. Cho bốn điểm A ,B ,C , D không cùng nằm trong một mp a. Chứng minh AB và CD chéo nhau b. Trên các đoạn thẳng AB và CD lần lượt lấy các điểm M, N sao cho đường thẳng MN cắt đường thẳng BD tại I . Hỏi điểm I thuộc những mp nào . Xđ giao tuyến của hai mp (CMN) và ( BCD) 5. Cho tam giác ABC nằm trong mp ( P) và a là mộtđường thẳng nằm trong mp ( P) và không song song với AB và AC . S là một điểm ở ngoài mặt phẳng ( P) và A’ là một điểm thuộc SA . Xđ giao tuyến của các cặp mp sau a. mp (A’,a) và (SAB) b. mp (A’,a) và (SAC) c. mp (A’,a) và (SBC) 6. Cho tứ diện ABCD , M là một điểm bên trong tam giác ABD , N là một điểm bên trong tam giác ACD . Tìm giao tuyến của các cặp mp sau a. (AMN) và (BCD) b. (DMN) và (ABC ) Dạng 2 : Xác định giao điểm của đường thẳng a và mặt phẳng (a) Phương pháp : · Tìm đường thẳng b nằm trong mặt phẳng (a) · Giao điểm của a và b là giao đt a và mặt phẳng (a) Chú ý : Đường thẳng b thường là giao tuyến của mp (a) và mp (b) É a Cần chọn mp (b) chứa đường thẳng a sao cho giao tuyến của mp (a) và mp (b) dể xác định và giao tuyến không song song với đường thẳng a Bài tập : 1. Trong mp (a) cho tam giác ABC . Một điểm S không thuộc (a) . Trên cạnh AB lấy một điểm P và trên các đoạn thẳng SA, SB ta lấy lần lượt hai điểm M, N sao cho MN không song song với AB . a. Tìm giao điểm của đường thẳng MN với mặt phẳng (SPC ) b. Tìm giao điểm của đường thẳng MN với mặt phẳng (a) 2. Cho tứ giác ABCD và một điểm S không thuộc mp (ABCD ). Trên đoạn SC lấy một điểm M không trùng với S và C .Tìm giao điểm của đường thẳng SD với mặt phẳng (ABM ) 3. Cho tứ giác ABCD và một điểm S không thuộc mp (ABCD ). Trên đoạn AB lấy một điểm M ,Trên đoạn SC lấy một điểm N ( M , N không trùng với các đầu mút ) . a. Tìm giao điểm của đường thẳng AN với mặt phẳng (SBD) b. Tìm giao điểm của đường thẳng MN với mặt phẳng (SBD) 4. Cho một mặt phẳng (a) và một đường thẳng m cắt mặt phẳng (a) tại C . Trên m ta lấy hai điểm A, B và một điểm S trong không gian . Biết giao điểm của đường thẳng SA với mặt phẳng (a) là điểm A’ . Hãy xác định giao điểm của đường thẳng SB và mặt phẳng (a) 5. Cho bốn điểm A, B , C, S không cùng ở trong một mặt phẳng . Gọi I, H lần lượt là trung điểm của SA, AB .Trên SC lấy điểm K sao cho : CK = 3KS. Tìm giao điểm của đường thẳng BC với mặt phẳng ( IHK ) 6. Cho tứ diện SABC .Gọi D là điểm trên SA , E là điểm trên SB và F là điểm trên AC ( DE và AB không song song ) . a. Xđ giao tuyến của hai mp (DEF) và ( ABC ) b. Tìm giao điểm của BC với mặt phẳng ( DEF ) c. Tìm giao điểm của SC với mặt phẳng ( DEF ) 7. Cho hình chóp S.ABCD .Gọi O là giao điểm của AC và BD . M, N, P lần lượt là các điểm trên SA, SB ,SD. a. Tìm giao điểm I của SO với mặt phẳng ( MNP ) b. Tìm giao điểm Q của SC với mặt phẳng ( MNP ) 8. Cho tứ diện ABCD .Gọi M,N lần lượt là trung điểm AC và BC . K là điểm trên BD và không trùng với trung điểm BD . a. Tìm giao điểm của CD và (MNK ) b. Tìm giao điểm của AD và (MNK ) 9. Cho tứ diện ABCD .Gọi M,N là hai điểm trên AC và AD . O là điểm bên trong tamgiác BCD.Tìm giao điểm của : a. MN và (ABO ) b. AO và (BMN 10. Trong mp (a) cho hình thang ABCD , đáy lớn AB . Gọi I ,J, K lần lượt là các điểm trên SA, AB, BC ( K không là trung điểm BC) . Tìm giao điểm của : a. IK và (SBD) b. SD và (IJK ) c. SC và (IJK 11.Cho tứ diện ABCD . Trên AC và AD lấy hai điểm M,N sao cho MN không song song với CD. Gọi O là điểm bên trong tam giác BCD. a. Tìm giao tuyến của (OMN ) và (BCD ) b. Tìm giao điểm của BC với (OMN) c. Tìm giao điểm của BD với (OMN) 12.Cho hình chóp S.ABCD . Trong tam giác SBC lấy điểm M trong tam giác SCD lấy điểm N a. Tìm giao điểm của đường thẳng MN với mặt phẳng (SAC) b. Tìm giao điểm của cạnh SC với mặt phẳng (AMN) Dạng 3 : Chứng minh ba điểm thẳng hàng Phương pháp : · Chứng minh ba điểm đó cùng thuộc hai mp phân biệt · Khi đó ba điểm thuộc đường thẳng giao tuyến của hai mp Bài tập : 1. Cho hình bình hành ABCD . S là điểm không thuộc (ABCD) ,M và N lần lượt là trung điểm của đoạn AB và SC . a. Xác định giao điểm I = AN Ç (SBD) b. Xác định giao điểm J = MN Ç (SBD) c. Chứng minh I , J , B thẳng hàng 2. Cho tứ giác ABCD và S Ï (ABCD). Gọi I , J là hai điểm trên AD và SB , AD cắt BC tại O và OJ cắt SC tại M . a. Tìm giao điểm K = IJ Ç (SAC) b. Xác định giao điểm L = DJ Ç (SAC) c. Chứng minh A ,K ,L ,M thẳng hàng 3. Cho tứ diện SABC.Gọi L, M, N lần lượt là các điểm trên các cạnh SA, SB và AC sao cho LM không song song với AB, LN không song song với SC. a. Tìm giao tuyến của mp (LMN) và (ABC) b. Tìm giao điểm I = BC Ç ( LMN) và J = SC Ç ( LMN) c. Chứng minh M , I , J thẳng hàng 4. Cho tứ giác ABCD và S Ï (ABCD). Gọi M , N là hai điểm trên BC và SD. a. Tìm giao điểm I = BN Ç ( SAC) b. Tìm giao điểm J = MN Ç ( SAC) c. Chứng minh C , I , J thẳng hàng Dạng 4 : Tìm thiết diện của hình chóp và mặt phẳng (a ) : Chú ý : Mặt phẳng (a ) có thể chỉ cắt một số mặt của hình chóp Cách 1 : Xác định thiết diện bằng cách kéo dài các giao tuyến Bài tập : 1. Cho hình chóp S.ABCD đáy là hình bình hành tâm O .Gọi M, N , I là ba điểm lấy trên AD , CD , SO .Tìm thiết diện của hình chóp với mặt phẳng (MNI) 2. Cho hình chóp S.ABCD. Gọi M, N , P lần lượtlà trung điểm lấy trên AB , AD và SC . Tìm thiết diện của hình chóp với mặt phẳng (MNP) 3. Cho tứ diện ABCD . Gọi H,K lần lượt là trung điểm các cạnh AB, BC . Trên đường thẳng CD lấy điểm M sao cho KM không song song với BD . Tìm thiết diện của tứ diện với mp (HKM ). Xét 2 .trường hợp : a. M ở giữa C và D b. M ở ngoài đoạn CD 4. Cho hình chóp S.ABCD. Gọi M, N lần lượt là trung điểm lấy trên AD và DC .Tìm thiết diện của hình chóp với mặt phẳng (MNE) Cách 2 :Xác định thiết diện bằng cách vẽ giao tuyến phụ : 5. Cho hình chóp S.ABCD .Gọi M, N lần lượt là trung điểm SB và SC . Giả sử AD và BC không song song . a. Xác định giao tuyến của (SAD) và ( SBC) b. Xác định thiết diện của mặt phẳng (AMN) với hình chóp S.ABCD 6. Cho hình chóp S.ABCD.Trong tam giác SBC lấy một điểm M trong tam giác SCD lấy một điểm N. a. Tìm giao điểm của đường thẳng MN với mặt phẳng(SAC) b. Tìm giao điểm của cạnh SC với mặt phẳng (AMN) c. Tìm thiết diện của mặt phẳng (AMN) với hình chóp S.ABCD HAI ĐƯỜNG THẲNG SONG SONG Dạng 5 : Chứng minh hai đường thẳng a và b song song : Sử dụng một trong các cách sau : · Chứng minh a và b đồng phẳng và không có điểm chung · Chứng minh a và b phân biệt và cùng song song với đường thẳng thứ ba · Chứng minh a và b đồng phẳng và áp dụng các tính chất của hình học phẳng (cạnh đối của hình bình hành , định lý talet … ) · Sử dụng các định lý · Chứng minh bằng phản chứng Bài tập : 1. Cho hình chóp S.ABCD với đáy ABCD là hình bình hành .Gọi A’ ,B’ , C’ ,D’ lần lượt là trung điểm các cạnh SA , SB , SC , SD . a. Chứng minh A’B’C’D’ là hình bình hành b. Gọi M là điểm bất kì trên BC . Tìm thiết diện của (A’B’M) với hình chóp S.ABCD 2. Cho hình chóp S.ABCD với đáy ABCD là hình thang với cạnh đáy AB và CD (AB >CD). Gọi M , N lần lượt là trung điểm các cạnh SA , SB a. Chứng minh : MN ∕ ∕ CD b. Tìm P = SC Ç (ADN) c. Kéo dài AN và DP cắt nhau tại I . Chứng minh : SI ∕ ∕ AB ∕ ∕ CD . Tứ giác SABI là hình gì ? 3. Cho tứ diện ABCD .Gọi I ,J lần lượt là trọng tâm các tam giác ABC và ABD.Chứng minh : IJ ∕ ∕ CD 4. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thang (đáy lớn AB). Gọi I, J lần lượt là trung điểm AD và BC , K là điểm trên cạnh SB sao cho SN = SB . a. Tìm giao tuyến của (SAB) và (IJK) b. Tìm thiết diện của (IJK) với hình chóp S.ABCD Tìm điều kiện để thiết diện là hình bình hành 5. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành .Gọi M ,N ,P , Q lần lượt là các điểm nằm trên các cạnh BC , SC , SD ,AD sao cho MN // BS , NP // CD , MQ // CD a. Chứng minh : PQ // SA. b. Gọi K = MN Ç PQ Chứng minh điểm K nằm trên đường thẳng cố định khi M di động trên cạnh BC. ĐƯỜNG THẲNG SONG SONG MẶT PHẲNG Dạng 6 : Chứng minh đường thẳng a song song mặt phẳng (P) : Phương pháp : Chứng minh Bài tập : 1. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành .Gọi M ,N lần lượt là trung điểm các cạnh AB và CD . a. Chứng minh MN // (SBC) , MN // (SAD) b. Gọi P là trung điểm cạnh SA . Chứng minh SB và SC đều song song với (MNP) c. Gọi G,G lần lượt là trọng tâm của DABC và DSBC Chứng minh // (SAB) 2. Cho hình chóp S.ABCD . M,N là hai điểm trên AB, CD . Mặt phẳng (a) qua MN // SA a. Tìm các giao tuyến của (a) với (SAB) và (SAC). b. Xác định thiết diện của hình chóp với (a) c. Tìm điếu kiện của MN để thiểt diện là hình thang 3. Cho tứ diện ABCD .Trên cạnh AD lẩy trung điểm M , trên cạnh BC lẩy trung điểm N bất kỳ . Gọi () là mặt phẳng chứa đường thẳng MN và song song với CD . a. Hãy xác định thiết diện của mặt phẳng () với tứ diện ABCD. b. Xác định vị trí của N trên CD sao cho thiết diện là hình bình hành . 4. Cho hình thang ABCD có đáy lớn AB và S là một điểm ở ngoài mặt phẳng của hình thang . Gọi M là một điểm của CD ; (a) là mặt phẳng qua M và song song với SA và BC . a. Hãy tìm thiết diện của mặt phẳng () với hình chóp S.ABCD. Thiết diện là hình gì ? b. Tìm giao tuyến của (a) với mặt phẳng (SAD). 5. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành .Gọi M là một điểm trên cạnh SC và(a) là mặt phẳng chứa AM và song song với BD. a. Hãy nêu cách dựng các giao điểm E, F của mặt phẳng (a) lần lượt với các cạnh SB, SD. b. Gọi I là giao điểm của ME và CB , J là giao điểm của MF và CD. Hãy chứng minh ba điểm I,J, A thẳng hàng . 6. Trong mặt phẳng (a) cho tam giác ABC vuông tại A , = 60, AB = a .Gọi O là trung điểm của BC . Lấy điểm S ở ngoài mặt phẳng (a) sao cho SB = a và SB ^ OA . Gọi M là mọt điểm trên cạnh AB , mặt phẳng (b) qua M song song với SB và OA , cắt BC ,SC , SA lần lượt tại N , P , Q . Đặt x = BM ( 0 < x < a ) . a. Chứng minh MNPQ là hình thang vuông b. Tính diện tích của hình thang theo a và x . Tính x để diện tích này lớn nhất . 7. Cho hình vuông cạnh a , tâm O . Gọi S là một điểm ở ngoài mặt phẳng (ABCD) sao cho SB = SD. Gọi M là điểm tùy ý trên AO với AM = x . mặt phẳng (a) qua M song song với SA và BD cắt SO , SB , AB tại N, P , Q . a. Tứ giác MNPQ là hình gì ? b. Cho SA = a . Tính diện tích MNPQ theo a và x . Tính x để diện tích lớn nhất 8. Cho tứ diện ABCD có AB = a , CD = b . Gọi I , J lần lượt là trung điểm AB và CD . Giả sử AB ^ CD , mặt phẳng (a) qua M nằm trên đoạn IJ và song song với AB và CD. a. Tìm giao tuyến của (a) với ( ICD ) và (JAB) . b. Xác định thiết diện của (ABCD) với mặt phẳng (a) Chứng minh thiết diện là hình chữ nhật . c. Tính diện tích thiết diện của huình chữ nhật biết IM = IJ . HAI MẶT THẲNG SONG SONG Dạng 7 : Chứng minh (a) // (b) : Sử dụng các cách sau : – hình 1 – hình 2 – hình 3 Bài tập : 1.Cho hình chóp S.ABCD đáy là hình bình hành tâm O. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của SA ,SD a. Chứng minh rằng : (OMN) // (SBC) b. Gọi P, Q , R lần lượt là trung điểm của AB ,ON, SB. Chứng minh : PQ // (SBC), (MOR) // (SCD) 2. Cho hai hình bình hành ABCD và ABEF có chung cạnh AB và không đồng phẳng . I , J , K lần lượt là trung điểm các cạnh AB , CD, EF. Chứng minh : a. (ADF) // (BCE) b. (DIK) // (JBE) 3. Cho các hình bình hành ABCD , ABEF nằm trên hai mặt phẳng khác nhau .Trên các đường chéo AC, BF theo thứ tự lấy các điểm M,N sao cho MC = 2AM , NF = 2BN . Qua M, N lần lượt kẻ các đường thẳng song song với cạnh AB, cắt các cạnh AD, AF theo thứ tự tại M, N. Chứng minh rằng : a. b. c. 4. Cho hình chóp SABCD có đáy là hình vuông cạnh a. Trên AB lấy một điểm M với AM = x . Gọi (a) là mặt phẳng qua M và song song với mặt phẳng (SAD) cắt SB , SC , và CD lần lượt tại N, P, Q a. Tìm thiết diện của (a) với mặt phẳng hình chóp . Thiết diện là hình gì ? b. Tìm quĩ tích giao điểm I của MN và PQ khi M di động trên đoạn AB. c. Cho = 1v và SA = a. Tính diện tích của thiết diện theo a và x .Tính x để diện tích = 5. Cho hai hình bình hành ABCD và ABEF có chung cạnh AB và nằm trong hai mặt phẳng phân biệt . Gọi M , N thứ tự là trung điểm của AB , BC và I , J , K theo thứ tự là trọng tâm các tam giác ADF , ADC , BCE . Chứng minh (IJK) // (CDFE) 6. Cho tứ diện ABCD . Gọi lần lượt là trọng tâm của các tam giác ABC , ACD , ADB a. Chứng minh : b.Tìm thiết diện của tứ diện ABCD với mặt phẳng Tính diện tích thiết diện theo diện tích của tam giác BCD là S 7. Cho hai nữa đường thẳng chéo nhau Ax, By .Hai điểm M, N lần lượt di động trên Ax, By sao cho AM = BN .Chứng minh rằng đường thẳng MN luôn luôn song song với một mặt phẳng cố định 8. Cho tứ diện ABCD . Gọi I, J lần lượt là trung điểm của AB và CD. Một mặt phẳng qua IJ cắt các cạnh AD và BC lần lượt tại N và M a. Cho trước điểm M, hãy trình bày cách dựng điểm N. Xét trường hợp đặc biệt khi M là trung điểm của BC b. Gọi K là giao của MN và IJ .Chứng minh rằng : KM = KN HÌNH LĂNG TRỤ - HÌNH HỘP Bài tập : 1.Cho hình hộp ABCD. A’B’C’D’ và các điểm M , N lần lượt thuộc các cạnh AB , DD’ ( M, N không trùng với các đầu mút A,B ,D ,D’ của các cạnh ). Hãy xác định thiết diện của hình hộp bị cắt bởi : a. Mặt phẳng (MNB) & Các thiết diện là hình g ì ? b. Mặt phẳng (MNC) & Các thiết diện là hình g ì ? c. Mặt phẳng (MNC’)