Chuyên đề luyện thi đại học phương pháp giải các bài tập hình không gian trong

1 Chuyên đề luyện thi đại học PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP HÌNH KHÔNG GIAN TRONG KỲ THI TSĐH Biên soạn: GV Nguyễn Trung Kiên 0988844088 Trong kỳ thi TSĐH bài toán hình không gian luôn là dạng bài tập gây khó khăn cho học sinh. Nguyên nhân cơ bản là do học sinh chưa biết phân biệt rõ ràng dạng bài tập để lựa chọn công cụ, phương pháp giải cho phù hợp. Bài viết này sẽ giúp học sinh giải quyết những vướng mắc đó. Phần 1: Những vấn đề cần nắm chắc khi tính toán - Trong tam giác vuông ABC (vuông tại A) đường cao AH thì ta luôn có: b=ctanB, c=btanC; 2 2 2 1 1 1 AH AB AC = = - Trong tam giác thường ABC ta có: 2 2 2 2 2 2 2 cos ;cos 2 b c a a b c bc A A bc + − = + − = . Tương tự ta có hệ thức cho cạng b, c và góc B, C: - 1 1 1 sin sin sin 2 2 2ABC S ab C bc A ac B∆ = = = - V(khối chóp)= 1 . 3 B h (B là diện tích đáy, h là chiều cao) - V(khối lăng trụ)=B.h - V(chóp S(ABCD)= 1 3 (S(ABCD).dt(ABCD)) - Tính chất phân giác trong AD của tam giác ABC: . .AB DC AC DB= - Tâm đường tròn ngoại tiếp là giao điểm 3 trung trực. Tâm vòng tròn nội tiếp là giao điểm 3 phân giác trong của tam giác. Phương pháp xác định đường cao các loại khối chóp: - Loại 1: Khối chóp có 1 cạnh góc vuông với đáy đó chính là chiều cao. - Loại 2: Khối chóp có 1 mặt bên vuông góc với đáy thì đường cao chính là đường kẻ từ mặt bên đến giao tuyến. - Loại 3: Khối chóp có 2 mặt kề nhau cùng vuông góc với đáy thì đường cao chính là giao tuyến của 2 mặt kề nhau đó. C B H A 2 - Loại 4: Khối chóp có các cạnh bên bằng nhau hoặc các cạnh bên cùng tạo với đáy 1 góc bằng nhau thì chân đường cao chính là tâm vòng tròn ngoại tiếp đáy. - Loại 5: Khối chóp có các mặt bên đều tạo với đáy 1 góc bằng nhau thì chân đường cao chính là tâm vòng tròn nội tiếp đáy. Sử dụng các giả thiết mở: - Hình chóp có 2 mặt bên kề nhau cùng tạo với đáy góc α thì chân đường cao hạ từ đỉnh sẽ rơi vào đường phân giác góc tạo bởi 2 cạnh nằm trên mặt đáy của 2 mặt bên (Ví dụ: Hình chóp SABCD có mặt phẳng (SAB) và (SAC) cùng tạo với đáy góc α thì chân đường cao hạ từ đỉnh S thuộc phân giác góc BAC) - Hình chóp có 2 cạnh bên bằng nhau hoặc hai cạnh bên đều tạo với đáy một góc α thì chân đường cao hạ từ đỉnh rơi vào đường trung trực của đoạn thẳng nối 2 đỉnh của 2 cạnh cạnh nằm trên mặt đáy của 2 mặt bên mà hai đỉnh đó không thuộc giao tuyến của 2 mặt bên. (Ví dụ: Hình chóp SABCD có SB=SC hoặc SB và SC cùng tạo với đáy một góc α thì chân đường cao hạ từ S rơi vào đường trung trực của BC) Việc xác định được chân đường cao cũng là yếu tố quan trọng để tìm góc tạo bởi đường thẳng và mặt phẳng hoặc góc tạo bởi 2 mặt phẳng. Ví dụ: Cho khối chóp SABCD có mặt bên SAD vuông góc (ABCD), góc tạo bởi SC và (ABCD) là 600, góc tạo bởi (SCD) và (ABCD) là 450, đáy là hình thang cân có 2 cạnh đáy là a, 2a; cạnh bên bằng a. Gọi P,Q lần lượt là trung điểm của SD,BC.Tìm góc tạo bởi PQ và mặt phẳng (ABCD).Tính V khối chóp? Rõ ràng đây là khối chóp thuộc dạng 2. Từ đó ta dễ dàng tìm được đường cao và xác định các góc như sau: - Kẻ SH vuông góc với AD thì SH là đường cao(SC,(ABCD))= ˆ ˆ;( , ( )) )SCH SM ABCD HMS= , với M là chân đường cao kẻ từ H lên CD - Từ P hạ PK vuông góc với AD ta có ˆ( , ( ))PQ ABCD PQK= Phần 3: Các bài toán về tính thể tích D A B C M H S P Q K 3 A. Tính thể tích trực tiếp bằng cách tìm đường cao: Câu 1) (TSĐH A 2009) Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A và D., có AB=AD=2a; CD=a. Góc giữa 2 mặt phẳng (SCB) và (ABCD) bằng 600. Gọi I là trung điểm AD biết 2 mặt phẳng (SBI) và (SCI) cùng vuông góc với (ABCD). Tính thể tích khối chóp SABCD? HD giải: Vì 2 mặt phẳng (SBC) và (SBI) cùng vuông góc với (ABCD) mà (SBI) và (SCI) có giao tuyến là SI nên SI là đường cao. Kẻ IH vuông góc với BC ta có góc tạo bởi mặt phẳng (SBC) và (ABCD) là 0ˆ 60SHI = . Từ đó ta tính được: 212; 5; ( ) ( ) 3 2 IC a IB BC a S ABCD AD AB CD a= = = = + = 2 2 2 21 3 . ( ) ( ) ( ) ( ) 3 2 2 2 a aIH BC S IBC S ABCD S ABI S CDI a a= = − − = − − = nên 2 ( )S IBCIH BC = = 3 3 5 a . Từ đó V(SABCD)= 33 15 5 a . Câu 2) (TSĐH D 2009) Cho lăng trụ đứng ABCA’B’C’ có đáy ABC là tam giác vuông tại B, AB=a; AA’=2a; A’C=3a. Gọi M là trung điểm của đoạn A’C’, I là trung điểm của AM và A’C’. Tính V chóp IABC theo a? HD giải: - ABC A’B’C’ là lăng trụ đứng nên các mặt bên đều vuông góc với đáy. Vì I∈(ACC’) ⊥ (ABC), từ I ta kẻ IH ⊥ AC thì IH là đường cao và I chính là trọng tâm tam giác AA’C’ 2 4 3 3 IH CI aIH AA CA ⇒ = = ⇒ = ′ ′ Có 22 2 2 2 2AA 9 4 5 2AC A C a a a BC AC AB a′ ′= − = = = ⇒ = − = S I A B H D C 4 V(IABC)= 31 1 4 1 4. ( ) . . .2 . 3 3 3 2 9 aIH dt ABC a a a= = ( đvtt) B. Tính thể tích bằng cách sử dụng công thức tỉ số thể tích hoặc phân chia khối đa diện thành các khối đa diện đơn giản hơn Khi gặp các bài toán mà việc tính toán gặp khó khăn thì ta phải tìm cách phân chia khối đa diện đó thành các khối chóp đơn giản hơn mà có thể tính trực tiếp thể tích của nó hoặc sử dụng công thức tính tỉ sốthể tích để tìm thể tích khối đa diện cần tính thông qua 1 khối đa diện trung gian đơn giản hơn. Các em học sinh cần nắm vững các công thức sau: ( ) . . ( ) . . V SA B C SA SB SC V SABC SA SB SC ′ ′ ′ ′ ′ ′ = (1) Công thức này chỉ được dung cho khối chóp tam giác B’ C’ M A’ B A I H C S A’ B’ C’ A B C 5 Câu 1) Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình thoi cạnh a, 0ˆ 60BAD = , SA vuông góc với đáy(ABCD), SA=a. Gọi C là trung điểm SC, mặt phẳng (P) đi qua AC song song với BD cắt các cạnh SB, SD của hình chóp tại B’, D’. Tính thể tích khối chóp HD giải: Gọi O là giao 2 đường chéo ta suy ra AC’ và SO cắt nhau tại trọng tâm I của tam giác SAC. Từ I thuộc mặt phẳng (P)(SDB) kẻ đường thẳng song song với BD cắt SB, SD tại B’, D’ là 2 giao điểm cần tìm. Ta có: 1 2; 2 3 SC SD SB SI SC SD SB SO ′ ′ ′ = = = = Dễ thấy ( ) ( ) ( ) ( )2 ; 2SAB C D SAB C SAB C SABCV V V V′ ′ ′ ′ ′ ′ ′= = ( ) ( ) . . 1 ( ) ( ) . . 3 V SAB C D V SAB C SA SB SC V ABCD V SABC SA SB SC ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ⇒ = = = Ta có 3( ) 1 1 1 3 3 ˆ . ( ) . . . . . . 3 3 3 2 6SABCD V SA dt ABCD SA AD AB sinDAB a a a a= = = = 3 ( ) 3 18SAB C D V a ′ ′ ′ = (đvtt) Câu 2) (Dự bị A 2007) Cho hình chóp SABCD là hình chữ nhật AB=a, AD=2a, cạng SA vuông góc với đáy, cạnh SB hợp với đáy một góc 600. Trên cạnh SA lấy M sao cho AM= 3 3 a . Mặt phẳng BCM cắt DS tại N. Tính thể tích khối chóp SBCMN. HD giải: Từ M kẻ đường thẳng song song với AD cắt SD tại N là giao điểm cần tìm, góc tạo bởi SB và (ABCD) là 0ˆ 60SBA = . Ta có SA=SBtan600=a 3 . S B’ C’ D’ O B C D A 6 Từ đó suy ra SM=SA-AM= 3 2 3 23 3 3 3 SM SN a a a SA SD − = ⇒ = = Dễ thấy ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2SABCD SABC SACD SABC SACDV V V V V= + = = ( ) ( ) ( )SBCMN SMBC SMCNV V V= + ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1. . . 1. . . ( ) ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2. . . 2. . . 1 2 5 3 9 9 V SMBCN V SMBC V SMCN V SMCN V SMCN SM SB SC SM SC SN V SABCD V SABCD V SABC V SACD SA SB SC SA SC SD + ⇒ = = + = + = + = Mà 3 3( ) ( ) 1 1 2 3 10 3 . ( ) 3 .2 3 3 3 27SABCD SMBCN V SA dt ABCD a a a a V a= = = ⇒ = Phần 4: Các bài toán về khoảng cách trong không gian A. Khoảng cách từ 1 điểm đến 1 mặt phẳng Về bản chất khi tìm khoảng cách từ 1 điểm đến 1 mặt phẳng ta tìm hình chiếu vuông góc của điểm đó lên mặt phẳng. Tuy nhiên 1 số trường hợp tìm hình chiếu trở nên vô cùng khó khăn, khi đó việc sử dụng công thức tính thể tích trở nên rất hiệu quả. Ta có V(khối chóp)= 1 3. 3 VB h h B ⇒ = Câu 1) Cho hình chóp SABC có góc tạo bởi 2 mặt phẳng (SBC) và (ABC) là 600, ABC,SBC là các tam giác đều cạnh a. Tính khoảng cách từ đỉnh B đến mp(SAC).(Đề dự bị khối A 2007) HD: Cách 1: Coi B là đỉnh khối chóp BSAC từ giả thiết ta suy ra BS=BA=BC=a. Gọi O là chân đường cao hạ từ B xuống mp(SAC). O chính là tâm vòng tròn ngoại tiếp tam giác SAC. Gọi M là S M N A D C B 7 trung điểm BC ta có ;SM BC AM BC⊥ ⊥ . Nên góc tạo bởi (SBC) và (ABC) là 0 a 3 ˆ 60 AS= 2 SMA SM AM= ⇒ = = . Bây giờ ta tìm vị trí tâm vòng ngoại tiếp tam giác SAC. Tam giác SAC cân tại C nên tâm vòng tròn ngoại tiếp nằm trên trung trực của SA và CN (N là trung diểm của SA). Kẻ trung trực của SC cắt trung trực của SA tại O là điểm cần tìm 2 2 2 2 3 2 1316cos 4 SA aSC aNCSNC SC SC a   − −    = = = = 2 2 2 22 4 32 ; ˆ 13cos 13 13 SC a a aOC BO BC OC a SCN ⇒ = = = − = − = . Cách 2: 0( ) ( ) 1 22 2 . ( ) . .sin 60 3 3.2SABCD SABM aV V BM dt SAM AM MS= = = 3 3 ( ) 16 a dt SAC= = 21 1 13 3 39 3 ( ) 3 .AS= . . ( , ( ) 2 2 4 2 16 ( ) 13 a V SABC aCN a a d B SAC dt SAC = ⇒ = = Câu 2) Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình thang 0ˆˆ 90ABC BAD= = , BA=BC=2a, AD=2a. Cạnh bên SA vuông góc với đáy và SA= 2a , gọi H là hình chiếu của A lên SB. Chứng minh tam giác SCD vuông và tính theo a khoảng cách từ H đến mp(SCD) (TSĐH D 2007) HD giải: Ta có 2 2 2 22; 6; 2AC a SD SA AD a SC SA AC a= = + = = + = . Ta cũng dễ dàng tính được 2CD a= . Ta có 2 2 2SD SC CD= + nên tam giác SCD vuông tại C. O S P C M B A N 8 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 .AS . 2 2 AS 3AB AS 2 2 2 23 33 3 AB a aAH a AH AB a a aSHSH SA AH a SB a = + ⇒ = = = + + ⇒ = − = ⇒ = = 21. .( ) 1( ) ( ) ( ) . ; 2 2 2 AB BC AD adt BCD dt ABCD dt ABD AB AD+= − = − = 2 2 3 1( ) . 2 2 ( ) . . 2 1 1. 2. 2 ; ( ) . ( )( ) . . 3 3 3.2 6 dt SCD SC CD a V SHCD SH SC SD a aV SBCD SA dt BCD a V SBCD SB SC SD = = = = = = = 32( ) 9 V SHCD a= .Ta có 3 2 3 ( ) 2 1( /( )) .3( ) 9 32 V SHCD ad H SCD a dt SCD a = = = B. Khoảng cách giữa 2 đường thẳng chéo nhau trong không gian Khi tính khoảng cách giữa 2 đường thẳng chéo nhau a và b trong không gian ta tìm đoạn vuông góc chung của 2 đường thẳng đó, Nếu việc tìm đoạn vuông góc chung gặp khó khăn thì ta tiến hành theo phương pháp sau: - Dựng (tìm) mặt phẳng trung gian (P) chứa a song song với b sau đó tính khoảng cách từ 1 điểm bất kỳ trên b đến mp(P) hoặc ngược lại dựng mp(P) chứa b song song với a sau đó tính khoảng cách từ 1 điểm a đến (P). - Khi tính khoảng cách từ 1 điểm đến mặt phẳng ta có thể vận dụng 1 trong 2 phương pháp đã trình bày ở mục A. B C D A H S 9 Câu 1) Cho lăng trụ đứng ABCA’B’C’ có đáy ABC là tam giác vuông AB=BC=a, cạnh bên 2AA a′ = . Gọi M là trung điểm của BC. Tính theo a thể tích khối lăng trụ ABCA B C′ ′ ′ và khoảng cách giữa 2 đường thẳng AM, B’C.(TSĐH D2008) HD giải: 3 2( ) . 2 V ABCA B C S h a′ ′ ′ = = . Gọi N là trung điểm của BB’ ta có B’C song song với mp(AMN). Từ đó ta có: ( , ) ( , ( )) ( , ( ))d B C AM d B AMN d B AMN′ ′= = vì N là trung điểm của BB’. Gọi H là hình chiếu vuông góc của B lên (AMN), vì tứ diện BAMN là tứ diện vuông tại B nên ta có 2 2 2 2 1 1 1 1 7 aBH BH BA BN BM = + + ⇒ = chính là khoảng cách giữa AM và B’C. (Chú ý:1) Trong bài toán này ta đã dựng mặt phẳng trung gian là mp(AMN) để tận dụng điều kiện B’C song song với (AMN). Tại sao không tìm mặt phẳng chứa B’C các em học sinh tự suy nghĩ điều này Chú ý 2) Nếu mặt phẳng (P) đi qua trung điểm M của đoạn AB thì khoảng cách từ A đến (P) cũng bằng khoảng cách từ B đến (P)) Câu 2) Cho hình chóp tứ giác đều SABCD có đáy là hình vuông cạnh a. Gọi E là điểm đối xứng của D qua trung điểm của SA, M là trung điểm của AE, N là trung điểm của BC. Chứng minh MN vuông góc với BD và tính khoảng cách giữa 2 đường thẳng MN và AC.(TSĐH B 2007) HD giải: Gọi P là trung điểm của SA, ta có tứ giác MPNC là hình bình hành. Nên MN// PC. Từ đó suy ra MN//(SAC). Mặt khác BD ⊥ mp(SAC) nên BD ⊥ PC BD MN⇒ ⊥ . Ta có: d(MN, AC)=d(N,(SAC))= 1 1 1( , ( )) 2 2 4 2 d B SAC BD a= = B’ C’ A’ N B H M C A K 10 ( Việc chuyển tính khoảng cách từ N đến (SAC) sang tính khoảng cách từ B đến (SAC) giúp ta đơn giản hoá bài toán đi rất nhiều. Các em học sinh cần nghiên cứu kỹ dạng toán này để vận dụng) Chú ý 2) Nếu mặt phẳng (P) đi qua trung điểm M của đoạn AB thì khoảng cách từ A đến (P) cũng bằng khoảng cách từ B đến (P)) Phần 5: Các bài toán tính góc giữa 2 đường thẳng chéo nhau trong không gian. Khi cần tính góc giữa 2 đường thẳng chéo nhau a và b trong không gian ta phải tìm 1 đường thẳng trung gian là c song song với a và c cắt b. Khi đó góc tạo bởi a và b cũng chính là góc tạo bởi b và c. Hoặc ta dựng liên tiếp 2 đường thẳng c và d cắt nhau lần lượt song song với a và b. Sau đó ta tính góc giữa c và d theo định lý hàm số côsin hoặc theo hệ thức lượng trong tam giác vuông. Câu 1) Cho lăng trụ đứng ABCA’B’C’ có độ dài cạnh bên bằng 2a , đáy ABC là tam giác vuông tại A. AB = a , AC = a và hình chiếu vuông góc của A’ lên mp (ABC) là trung điểm của cạnh BC , Tính theo a thể tích khối chóp A’ABC và tính côsin góc tạo bởi AA’ và B’C’ . (TSĐH A2008) HD giải :Gọi H là trung điểm của BC. Suy ra A’H ⊥ (ABC) và 2 21 1 3 2 2 AH BC a a a= = + = Do đó A’H = 2 2' 3.A A AH a− = V(A’ABC) = 1 3 A’H.dt (ABC) = 3 2 a Trong tam giác vuông A’B’H ta có HB’= 2 2' ' 2A B A H a+ = nên tam giác B’BH cân tại B’. Đặt α là góc tạo bởi AA’ và B’C’ thì 1 ˆ ' cos 2.2 4 aB BH a α α= ⇒ = = (Trong Bài toán này ta đã chuyển tính góc tạo bởi AA’ và B’C’ sang tính góc tạo bởi hai đường thẳng lần lượt song song với AA’ và B’C’ là BB’và BC ) Tel 0988844088 S M P E A N C D B 11 B Câu 2:Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh 2a , SA = a, SB = a 3 mp (SAB) vuông góc với mặt phẳng đáy . Gọi M,N lần lượt là trung điểm của các cạnh AB,BC. Tính theo a thể tích khối chóp SBMDN và tính cosin góc tạo bởi SM và DN. Hd giải: Từ S hạ SH vuông góc AB thì SH vuông góc với mp (ABCD). SH cũng chính là đường cao khối chóp SBMDN . Ta có SA2 + SB2 = 4a2 = AB2 SAB⇒ ∆ vuông tại S 2 ABSM a SAM⇒ = = ⇒ ∆ là tam giác đều 3 2 aSH⇒ = Dễ thấy dt(BMDN)=1/2dt(ABCD)=2a2 . Do đó V(SBMDN)= 31 3 . ( ) 3 3 aSH dt BMDN = Kẻ ME song song với DN ( E thuộc AD) suy ra AE = 2 a giả sử (SM,DN)= ( , ).SM MEα α⇒ = Ta có SA vuông góc với AD (Định lý 3 đường vuông góc ) suy ra 2 2 2 2 5 5 , 2 2 a aSA AE SE SA AE ME AM ME⊥ ⇒ = + = = + = Tam giác SME cân tại E nên cos 52 5 SM ME α = = B H C A B’ C’ A’ 12 MỘT SỐ BÀI TẬP Câu 1) Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O, SA vuông góc với hình chóp. Cho AB=a, SA= 2a . Gọi H và K lần lượt là hình chiếu của A lên SB, SD. Chứng minh SC ⊥ (AHK) và tính thể tích hình chóp OAHK. Câu 2) Cho lăng trụ đứng ABCA1B1C1 có tất cả các cạnh đều bằng a. M là trung điểm của đoạn AA1. Chứng minh BM ⊥ B1C và tính d(BM,B1C) Câu 3) Cho lăng trụ đứng ABCA1B1C1 có AB=a, AC=2a, AA1=2a 5 và 0ˆ 120BAC = . Gọi M là trung điểm của cạnh CC1. Chứng minh MB ⊥ MA1 và tính khoảng cách từ C tới mp(A1BM). Câu 4) Cho lăng trụ đứng ABCA1B1C1 có đáy ABC là tam giác vuông AB=AC=a, AA1=a 2 . Gọi M, N lần lượt là trung điểm của đoạn AA1 và BC1. Chứng minh MN là đường vuông góc chung của các đường thẳng AA1 và BC1. Tính 1 1MA BCV . Câu 5) Cho tứ diện đều ABCD có cạnh bằng a. Gọi O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác BCD. Gọi M là trung điểm của CD. Tính góc giữa AC và BM. Câu 6) Cho hình chóp SABC có đáy ABC là tam giác vuông tại A, BC=a, SA=SB=SC= 3 2 a .Tính khoảng cách từ S đến (ABC) Tính góc tạo bởi đường thẳng SA và mp(ABC) Câu 7) Cho khối lăng trụ đứng ABCA’B’C’ có đáy ABC là tam giác đều cạnh a, AA’=a. Tính góc tạo bởi mp(ABC’) và mp(BCA’) Câu 8) Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn đường kính AB=2a, SA=a 3 và vuông góc với mp(ABCD) Tính góc tạo bởi mp(SAD) và mp(SBC) Tính góc tạo bởi mp(SBC) và mp(SCD). S A E M B N C D H 13 Câu 9) Cho hình lăng trụ ABCA’B’C’có đáy ABC là tam giác đều tâm O. Hình chiếu vuông góc của C’ trên (ABC) trùng với O .Biết khoảng cách từ O đến CC’ là a .Góc tạo bởi 2 mặt phẳng (AA’C’C) và (BB’C’C) là 1200. Chứng minh ABB’A’ là hình chữ nhật. Tính thể tích lăng trụ và góc tạo bởi mặt bên (BCB’C’) và đáy (ABC). Câu 10) Cho tứ diện ABCD, có đáy là tam giác cân ABC và DA vuông góc với (ABC) AB=AC=a, BC= a 5 6 . Gọi M là trung điểm của BC. Vẽ AH vuông góc với MD (H thuộc MD) a) Chứng minh rằng AH vuông góc với mặt phẳng (BCD) b) Cho AD= a 5 4 . Tính góc giữa hai đường thẳng AC và DM c) Gọi G1 và G2 lần lượt là trọng tâm của tam giác ABC và tam giác DBC. Chứng minh rằng G1G2 vuông góc với mặt phẳng (ABC) Câu 11) Cho hình chóp SABC có 2 mặt phẳng (SAB) và (SBC) vuông góc với nhau và SA vuông góc với mặt phẳng (ABC), α=== BSˆA,45ˆ;2 0CSBaSB a) Chứng minh rằng BC vuông góc với SB b) Tìm giá trị của α để 2 mặt phẳng (SCA) và (SCB) tạo với nhau góc 60 0 Câu 12) Cho hình vuông ABCD. Gọi S là điểm trong không gian sao cho SAB là tam giác đều và (SAB) vuông góc với (ABCD) a) Chứng minh rằng (SAB) vuông góc với (SAD) và (SAB) vuông góc với (SBC) b) Tính góc tạo bới 2 mặt phẳng (SAD) và (SBC) c) Gọi H,I lần lượt là trung điểm của AB, BC. Chứng minh rằng mặt phẳng (SHC) vuông góc với mặt phẳng (SDI) Câu 13) Cho cho hình lăng trụ đều ABCA'B'C' có cạnh đáy bằng a, Chiều cao bằng h. Điểm M thuộc AB’ sao cho 4 5 ' = MB MA . a) Tính góc tạo bởi AC và BC’ b) Mặt phẳng (P) đi qua M song song với các đường thẳng A’C và BC’ cắt đường thẳng CC’ tại D. Tính tỷ số 'DC DC Câu 14) Cho cho hình lăng trụ tam giác đều ABCA'B'C' có tất cả các cạnh bằng a. Gọi C1 là trung điểm của CC’. Tính góc tạo bởi BC1 và A’B’ và góc tạo bởi 2 mặt phẳng ( 1C AB) và )(ABC) Câu 15) Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, SA vuông góc với (ABCD) và SA=a. Tính a) Tính khoảng cách từ S đến (ECD) trong đó E là trung điểm của SA b) Tính khoảng cách giữa AC và SD Câu 16) Cho hình hộp đứng ABCDA’B’C’D’ có đáy là hình thoi cạnh a, 060ˆ =A , A’C tạo với (ABCD) góc 600 a) Tính đường cao hình hộp b) Tìm đường vuông góc chung của A’C và BB’.Tính độ dài đoạn vuông góc chung Câu 18) Cho hình chóp SABCD có đáy là hình thoi ABCD có A=1200 , BD=a, cạnh bên SA vuông góc với đáy , Góc tạo bởi (SBC) và (ABCD) là 600.Tính 14 a) Đường cao kẻ từ S b) Khoảng cách giữa hai đường thẳng AC và SD; BC và SD Câu 19) Cho hình chóp đều SABCD có các cạnh bằng a. Gọi M,N là trung điểm của SA, SC. Biết BM tạo với ND góc 600. Tính thể tích khối chóp Câu 20) Cho hình chóp đều SABCD có các cạnh bằng a đáy tâm O. Gọi M, N là trung điểm của SA, BC. Biết góc tạo bởi MN và (ABCD) là 600 a) Tính MN, SO b) Tính góc tạo bởi MN và mặt phẳng (SAO) c) Tính thể tích khối chóp SABCD Câu 21) Cho hình lập phương ABCDA’B’C’D’ cạnh a. Tính góc tạo bởi (BA’C) và (DA’C). Câu 22) Cho lăng trụ tam giác ABCA’B’C’ có hình chiếu vuông góc của đỉnh A’ lên mặt phẳng (ABC) trùng với tâm vòng tròn ngoại tiếp tam giác ABC . Biết tam giác ABC là tam giác cân tại A và ˆABC = 1200,AB = a; Góc tạo bởi mặt phẳng (A’BC) và (ABC) bằng 600 . Tính thể tích khối lăng trụ ABCA’B’C’ và khoảng cách từ A lên mặt phẳng (A’BC). Câu 23) Cho lăng trụ tam giác ABCA’B’C’ có đáy ABC là tam giác vuông tại A,AB = a ; AC = a 3 các cạnh A’A,A’B,A’C đều hợp với đáy các góc bằng nhau .Góc tạo bởi mặt phẳng (A’AC) và đáy `1(ABC) bằng 600 a) Tính thể tích khối lăng trụ ABCA’B’C’ b) Trên A’C’ lấy điểm M sao cho M là trung điểm của A’C’ đường thẳng A’C’ cắt AM tại I . Tính thể tích khối chóp IABC. c) Gọi O là trung điểm AM tính khoảng cách từ O đến mặt phẳng (A’BC) d) Tìm tâm bán kính mặt cầu ngoại tiếp khối chóp A’ABC. Câu 24) Cho hình chóp SABCD có ABCD là hình vuông cạnh a . Cạnh SA vuông góc với đáy , góc tạo bởi mặt phẳng (SBD) và đáy là 600. Gọi M là trung điểm SA ,N là trunh điểm của SD . Tính thể tích khối chóp SABCD và cosin góc tạo bởi BM và AN. Câu 25) Cho khối chóp SABCD có SA = x và các cạnh còn lại đều bằng 1 . Tính thể tích VSABCD của khối chóp và tìm x để VSABCD lớn nhất . Câu 26) Cho tứ diện DABC .Biết tam giác ABC vuông tại A, AB = a, BC = 2a .Các mặt (DAB) và (DAC) cùng hợp với (ABC) góc α ,mặt bên (DBC) vuông góc với (ABC) a) Tính thể tích khối tứ diện theo a và α . b) Xác định góc α khi biết VABCD= 32 3 9 a . Câu 27) Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình bình hành ,một mp(α ) qua AB cắt SC, SD tại M,N. Tính SM SC để (α ) chia hình chóp thành hai phần có thể tích bằng nhau. Câu 28) Cho hình chóp tứ giác đều SABCD có tất cả các cạnh đều bằng a. Gọi M và P lần lượt là trung điểm của SA và SC, mặt phẳng (DMP) cắt SB tại N .Tính thể tích khối chóp SDMNP. Câu 29) Trên các cạnh SA,SB của tứ diện SABC lấy các điểm M,N sao cho 1 , 2 2 SM SN MA NB = = . Một mặt phẳng (α )đi qua MN và song song với SC chia tứ diện thành 2 phần . Tính tỉ số thể tích hai phần đó. Câu 30) Cho hình chóp SABC có ABC là tam giác vuông tại A và ˆABC = 600. Biết các mặt bên hình chóp cùng hợp với mặt đáy góc 300 và diện tích xung quanh của hình chóp bằng a2. a) Tính thể tích của khối chóp SABC theo a b) Tính khoảng cách từ đỉnh C đến mặt bên (SAB) theo a . 15 Câu 31) Cho khối lăng trụ tam giác ABC.A’B’C’ có đáy ABC là tam giác đều cạnh a , cạnh bên AA’hợp với mặt đáy góc 600 . Hình chiếu của A’ lên mp(ABC) trùng với trọng tâm G của tam giác ABC . Tính thể tích của khối lăng trụ đã cho . Câu 32) Cho khối lăng trụ ABC.A’B’C’ có đáy ABC là tam giác đều . Biết A’A = AB = a . Tính thể tích khối lăng trụ biết các mặt bên (A’AB) và (A’AC) cùng hợp với mặt đáy (ABC) một góc 600. Câu 33) Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A, hai đáy là AD = 2a , BC = a. Biết AB = a , SA = a và SA ⊥ (ABCD). a) Tính thể tích của khốichóp SACD. b) Tính thể tích của khối chóp SBCD và khoảng cách d(B; (SCD)) Câu 34) Cho khối chóp SABC có đáy ABC là tam giác vuông A,BC = a ,SA = SB = SC = 2a và ˆABC α= . Gọi H là hình chiếu của S trên BC. a) Tính thể tích khối chóp SABC theo a và b) Tính khoảng cách từ B đến mặt phẳng (SAH). c) Cho (P) là mặt phẳng qua A , trọng tâm tam giác SBC và song song với BC chia khối chóp SABC thành 2 phần. Tính thể tích mỗi phần Câu 35) Cho khối chóp DABC có mặt (DBC) vuông góc với đáy , các mặt bên (DAB) và (DAC) cùng hợp với đáy góc 0( 90 )α α < . Tính thể tích của khối chóp trong các trường hợp sau a) ABC là tam giác vuông tại A có AB = a , AC = 2a ; b) ABC là tam giác đều có cạnh bằng a. MỘT SỐ BÀI TẬP CHỌN LỌC VỀ HÌNH KHÔNG GIAN THƯỜNG DÙNG TRONG KỲ THI TSĐH BIÊN SOẠN GV NGUYỄN TRUNG KIÊN 0988844088 Câu 1) Khối chóp SABCD có đáy là hình bình hành, M là trung điểm của SC. Mặt phẳng (P) đi qua AM, song song với BD chia khối chóp làm 2 phần. Tính tỉ số thể tích hai phần đó. Câu 2) Cho hình chóp tứ giác đều SABCD có các cạnh bằng a. a) Tính thể tích khối chóp. b) Tính khoảng cách từ tâm mặt đáy đến các mặt của hình chóp. Câu 3) Khối chóp SABCD có đáy là hình vuông cạnh a. SA ⊥ (ABCD); SA=2a. Gọi E, F là hình chiếu của A trên SB và SD. I là giao điểm của SC và (AEF). Tính thể tích khối chóp SAEIF. Câu 4) Cho lăng trụ đứng ABCA1B1C1 đáy là tam giác đều. Mặt phẳng (A1BC) tạo với đáy 1 góc 300 và tam giác A1BC có diện tích bằng 8. Tính thể tích khối lăng trụ. Câu 5) Khối lăng trụ ABCA1B1C1 có đáy là tam giác vuông cân, cạnh huyền AB= 2 . Mặt phẳng (AA1B) vuông góc với mặt phẳng (ABC), AA1= 3 ; góc A1AB nhọn, góc tạo bởi (A1AC) và mặt phẳng (ABC) bằng 600. Tính thể tích khối lăng trụ. Câu 6) Khối lăng trụ tứ giác đều ABCDA1B1C1D1 có khoảng cách giữa 2 đường thẳng AB và A1D bằng 2, độ dài đường chéo mặt bên bằng 5. a) Hạ AH ⊥ A1D (K∈A1D). chứng minh rằng AK=2. b) Tính thể tích khối lăng trụ ABCDA1B1C1D1. Câu 7) Cho hình tứ diện ABCD có cạnh AD vuông góc với mặt phẳng (ABC), AC=AD=4cm; AB=3cm; BC=5cm. Tính khoảng cách từ điểm A tới mặt phẳng (BCD). 16 Câu 8) Cho hình chóp tam giác đều SABC đỉnh S, độ dài cạnh đáy bằng a. GỌi M, N lần lượt là trung điểm của các cạnh SB và SC. Tính theo a diện tích tam giác AMN, biết rằng mặt phẳng (AMN) vuông góc với mặt phẳng (SBC). Câu 9) Cho hình chóp SABC có SA=3a và SA vuông góc với mặt phẳng (ABC). Tam giác ABC có AB=BC=2a, góc ABC=1200. Tính khoảng cách từ đỉnh A đến mặt phẳng (SBC). Câu 10) Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, tam giác SAB đều và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Tính góc giữa 2 mặt phẳng (SAB) và (SCD). Câu 11) Cho hình chóp tam giác đều SABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh a, SA=2a và SA vuông góc với mặt phẳng (ABC). Gọi M và N lần lượt là hình chiếu vuông góc của A trên các đường thẳng SB và SC a) Tính khoảng cách t ừ A đến mặt phẳng (SBC) b) Tính thể tích của khối chóp ABCMN. Câu 12) Hình chóp tam giác SABC có các cạnh bên SA=SB=SC=a, góc ASB=1200, góc BSC=600, góc ASC=900. Chứng minh rằng tam giác ABC vuông và tính thể tích hình chóp SABC theo a. Câu 13) Cho hình chóp tứ giác đều SABCD. Khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC) bằng 2a. Góc giữa c