Giáo án lớp 12 môn Hình học - Bài tập hình học không gian (tiết 3)

BÀI TẬP HÌNH HỌC KHƠNG GIAN Ví dụ1: Cho tam giác đều ABC, cạnh a. Trên đường vuông góc với mặt phẳng (ABC) tại B, ta lấy một điểm M sao cho MB = 2a. Gọi I là trung điểm của BC. 1. Chứng minh AI ^ (MBC) 2. Tính tang của góc a tạo thành bởi đường thẳng MI và mặt phẳng (ABC). ¨ Bước 1: Hướng dẫn học sinh vẽ hình: - Giáo viên vẽ (hoặc gọi học sinh vẽ) một số hình mà các em thường vẽ phải trong bài toán này. - Dựa vào các hình học sinh đã vẽ, giáo viên hướng dẫn các em xác định các đường khuất và phân tích hình vẽ nào là tốt nhất: + Theo các qui luật đã biết khi vẽ hình này thì không cần phải vẽ ABC là tam giác đều, mà sau đó chỉ cần ký hiệu các cạnh chúng bằng nhau là đủ. + Đường MB ^ (ABC), vì thế ta nên vẽ MB đứng như các hình sau, để khi nhìn vào hình ta cảm thấy trực quan hơn. + Hình 1 và hình 2, nhìn dễ thấy, nhưng số đường khuất còn nhiều. Khi bài toán cần vẽ thêm một số đường nữa thì rất khó nhìn. + Hình 3, số đường khuất ít nhưng các đường MI, IA rất gần với đường MA nên rất khó nhìn. M A C B I M A C B I M B I C A M B I C A + Hình 4, số đường khuất ít, dễ nhìn. Nên bài toán này hình 4 là hình vẽ tốt nhất. Hình 1 Hình 2 Hình 4 Hình 3 ¨Bước 2: Gọi học sinh nêu phương pháp: (Giả sử học sinh nêu được các phương pháp thường sử dụng sau) - Chứng minh đường thẳng vuông góc một mặt phẳng: "Muốn chứng minh đường thẳng a vuông góc với mp (P), ta chứng minh a vuông góc với hai đường thẳng giao nhau nằm trong mp (P)". - Xác định góc tạo bởi đường thẳng và mặt phẳng:" Góc tạo bởi đường thẳng a và mp(P), là góc tạo bởi đường thẳng a và hình chiếu của nó trên mp(P)" ¨ Bước 3: Hướng dẫn học sinh phân tích, tìm lời giải. Nội dung phân tích có thể tóm tắt như sau: Câu hỏi gợi ý của Giáo viên Dự đoán phần trả lời của HS Ghi chú Câu 1: u Muốn Cm AI ^ (MBC), ta Cm AI vuông góc với 2 đt nào cắt nhau nằm trong (MBC)? v AI ^ BC khi nào? w Cm: AI ^ MB, ta phải Cm điều gì? Câu 2: * Xác định a: x Muốn xác định a, ta xác định điều gì? - Dựa vào hình vẽ, dự đoán hình chiếu của MI trên (ABC) có thể là đường nào? y BI là hình chiếu của MI trên (ABC) khi nào? - Khi đó a là góc nào? * Tính tga: - Muốn tính tang của 1 góc, ta thường tính bằng cách nào? z Tính được tga = tgMIB, bằng hệ thức lượng khi DMBI là tam giác gì? { D MBI là tam giác vuông tại B, khi nào? Câu 1: u Cm: trung điểm BC (gt) cân tại A (gt) v Khi: w Cm: MB ^ (ABC) chứa AI. Câu 2: * Xác định a: x Xác định hình chiếu của MI trên (ABC) - Đường BI. y Khi: MI ^ (ABC) (gt) - Góc MIB. * Tính tga: - Thường sử dụng hệ thức lượng trong tam giác. z D MBI là tam giác vuông tại B. { Khi: MI ^ (ABC) (gt) Các từ viết tắt: - Cm: chứng minh - mp: mặt phẳng - đt: đường thẳng Trung tuyến AI trở thành đường cao. § Dựa vào đàm thoại của giáo viên và học sinh, quá trình phân tích có thể trình bày theo sơ đồ sau: trung điểm BC (gt) v w u (gt) cân tại A (gt) 1. AI ^ (MBC) y x 2.* Xác định a: Tìm a ® hình chiếu BI của MI trên (ABC) ® MB ^ (ABC) (gt) * Tính tga: { z tga = tgMIB = ® D MBI vuông tại B ® MB ^ (ABC) (gt) ¨ Bước 4: Dựa vào sơ đồ trên học sinh trình bày ngược lại thì được bài giải của bài toán: trung điểm BC cân tại A 1. Theo giả thiết, ta có: Þ AI ^ BC (1) và: MB ^ (ABC) Þ AI ^ MB (2) Từ (1) và (2), suy ra: AI ^ (MBC) (đpcm) 2. * Xác định a: Theo giả thiết, ta có: MB ^ (ABC) Þ BI là hình chiếu của MI trên (ABC) Þ MIB = a * Tính tga: Ta có: MB ^ (ABC) Þ D MBI vuông tại B Nên: tga = tgMIB = Ví dụ 2: Cho tứ diện SABC có ABC là tam giác vuông tại B và SA vuông góc với mặt phẳng (ABC) 1. Chứng minh BC ^ SB. 2. Gọi AH là đường cao của tam giác SAB. Chứng minh AH ^ SC. S A B C H ¨ Bước 1: Hướng dẫn học sinh vẽ hình: (Gọi học sinh vẽ vàlàm tương tự ví dụ 1) ¨Bước 2: Gọi học sinh nêu phương pháp chứng minh hai đường thẳng vuông góc nhau. Giả sử học sinh nêu được phương pháp thường sử dụng sau: "Chứng minh đường thẳng này vuông góc với mặt phẳng chứa đường thẳng kia". ¨Bước 3: Hướng dẫn học sinh phân tích, tìm lời giải. Nội dung phân tích có thể tóm tắt như sau: Câu hỏi gợi ý của Giáo viên Dự đoán phần trả lời của HS Ghi chú Câu 1: u Muốn Cm BC ^ SB, ta Cm BC vuông góc với mp nào chứa SB? v BC ^ (SAB), ta Cm BC vuông góc với 2 đường thẳng nào cắt nhau nằm trong (SAB)? w Cm BC ^ SA, ta Cm điều gì? Câu 2: x Muốn Cm AH ^ SC, ta Cm AH vuông góc với mp nào chứa SC? y AH ^ (SBC), ta Cm AH vuông góc với 2 đường thẳng nào cắt nhau nằm trong (SBC)? z Cm AH ^ BC, ta Cm điều gì? Câu 1: u Cm: BC ^ (SAB) É SB v Cm: w Cm: SA ^ (ABC) (gt) Câu 2: x Cm: AH ^ (SBC) É SC y z Cm BC ^ (SAB) (Cm trên) § Dựa vào đàm thoại của giáo viên và học sinh, quá trình phân tích có thể trình bày theo sơ đồ sau: w v u 1. BC ^ SB ® BC ^ (SAB) ® x y z 2. AH ^ SC ® AH ^ (SBC) ® ¨ Bước 4: Dựa vào sơ đồ trên học sinh trình bày ngược lại thì được bài giải của bài toán: 1. Theo giả thiết, ta có BC ^ AB (1) và SA ^ (SAB) Þ BC ^ SA (2) Từ (1) và (2) Þ BC ^ (SAB) Þ BC ^ SB 2. Theo giả thiết, ta có: AH ^ SB (3) Theo Cm trên, ta có: BC ^ (SAB) Þ BC ^ AH (4) Từ (3) và (4) Þ AH ^ (SBC) Þ AH ^ SC.