Bài 14: Phép chiếu song song
Lý thuyết chi tiết và bài tập có lời giải Bài 14: Phép chiếu song song — SGK Toán 11 Kết nối tri thức.
I. Khái niệm phép chiếu song song
Cho mặt phẳng $(P)$ và đường thẳng $\Delta$ cắt $(P)$. VớI mỗi điểm $M$ trong không gian, đường thẳng qua $M$ song song hoặc trùng với $\Delta$ cắt $(P)$ tại $M'$.
- Điểm $M'$ gọi là hình chiếu song song của điểm $M$ lên mặt phẳng $(P)$ theo phương $\Delta$.
- Mặt phẳng $(P)$ gọi là mặt phẳng chiếu, đường thẳng $\Delta$ gọi là phương chiếu.
- Phép đặt tương ứng mỗi điểm $M$ với hình chiếu $M'$ của nó gọi là phép chiếu song song theo phương $\Delta$ lên mặt phẳng $(P)$.
II. Các tính chất của phép chiếu song song
- Phép chiếu song song biến một đường thẳng thành đường thẳng, biến đoạn thẳng thành đoạn thẳng, biến tia thành tia, biến góc thành góc (nói chung).
- Biến hai đường thẳng song song thành hai đường thẳng song song hoặc trùng nhau.
- Biến 3 điểm thẳng hàng thành 3 điểm thẳng hàng và bảo toàn thứ tự giữa các điểm đó.
- Bảo toàn tỉ số độ dài của hai đoạn thẳng cùng nằm trên một đường thẳng hoặc nằm trên hai đường thẳng song song.
III. Hình biểu diễn của một hình không gian
- Hình biểu diễn của một hình $H$ trong không gian là hình chiếu song song của $H$ lên một mặt phẳng hoặc hình đồng dạng với hình chiếu đó.
- Tam giác: Hình biểu diễn của tam giác bất kì (vuông, cân, đều) đều là một tam giác.
- Hình chữ nhật / Hình vuông / Hình thoi: Hình biểu diễn chung là một hình bình hành.
- Đường tròn: Hình biểu diễn của đường tròn là một hình elip.
🔷 Dạng 1: Xác định hình chiếu song song
- Xác định mặt phẳng chiếu $(P)$ và phương chiếu $\Delta$.
- Dựng đường thẳng qua các đỉnh song song với phương chiếu $\Delta$ để tìm các đỉnh hình chiếu.
Cho hình lăng trụ tam giác $ABC.A'B'C'$. Tìm hình chiếu song song của tam giác $A'B'C'$ lên mặt phẳng $(ABC)$ theo phương $AA'$.
Xem lời giải
• Hình chiếu của $A'$ theo phương $AA'$ lên $(ABC)$ là điểm $A$.
• Hình chiếu của $B'$ theo phương $BB' // AA'$ lên $(ABC)$ là điểm $B$.
• Hình chiếu của $C'$ theo phương $CC' // AA'$ lên $(ABC)$ là điểm $C$.
Vậy hình chiếu song song của tam giác $A'B'C'$ chính là tam giác $ABC$.
Hình chiếu song song của một đoạn thẳng song song với phương chiếu là hình gì?
Xem lời giải
Là một điểm duy nhất trên mặt phẳng chiếu.
📝 Thực hành — Dạng 1
Cho hình hộp $ABCD.A'B'C'D'$. Hình chiếu song song của điểm $D'$ lên $(ABCD)$ theo phương $CC'$ là điểm nào?
Xem lời giải
Là điểm $D$ (vì $D'D // CC'$).
Phép chiếu song song có biến 2 đường thẳng chéo nhau thành 2 đường thẳng song song được không?
Xem lời giải
Có thể (ví dụ chọn phương chiếu thích hợp sao cho hai mặt phẳng chiếu chứa hai đường thẳng chéo nhau đó song song với nhau).
🔷 Dạng 2: Bảo toàn tỉ số đoạn thẳng song song
- Nếu $AB // CD$ thì hình chiếu $A'B'$ và $C'D'$ cũng thỏa mãn $A'B' // C'D'$ và $\dfrac{A'B'}{C'D'} = \dfrac{AB}{CD}$.
Cho $M$ là trung điểm của đoạn thẳng $AB$. Gọi $A', B', M'$ lần lượt là hình chiếu song song của $A, B, M$ lên MP $(P)$. Chứng minh $M'$ là trung điểm của $A'B'$.
Xem lời giải
Theo tính chất phép chiếu song song bảo toàn tỉ số đoạn thẳng thuộc cùng một đường thẳng:
$$\dfrac{A'M'}{M'B'} = \dfrac{AM}{MB} = 1 \Rightarrow A'M' = M'B'$$Vậy $M'$ là trung điểm của đoạn thẳng $A'B'$.
Hình chiếu song song của trọng tâm $G$ của tam giác $ABC$ có phải là trọng tâm của tam giác hình chiếu $A'B'C'$ không?
Xem lời giải
Có. Vì phép chiếu song song bảo toàn trung điểm các cạnh và tỉ số $\dfrac{AG}{AM} = \dfrac{2}{3}$, nên điểm $G'$ sẽ là trọng tâm tam giác $A'B'C'$.
📝 Thực hành — Dạng 2
Nếu $\vec{AM} = 3\vec{MB}$ thì hình chiếu $A', M', B'$ thỏa mãn tỉ lệ vectơ nào?
Xem lời giải
$\vec{A'M'} = 3\vec{M'B'}$.
Góc giữa hai đường thẳng qua phép chiếu song song có được giữ nguyên không?
Xem lời giải
Nói chung là không được giữ nguyên (ví dụ góc vuông biểu diễn thành góc nhọn/tày trong hình bình hành).
🔷 Dạng 3: Hình biểu diễn của các hình không gian
- Giữ nguyên tính song song và tỉ số các đoạn song song.
- Vẽ nét liền cho cạnh nhìn thấy, nét đứt cho cạnh bị che khuất.
Hình biểu diễn của một hình vuông có phải luôn là hình vuông không?
Xem lời giải
Không. Hình biểu diễn của hình vuông qua phép chiếu song song nói chung là một hình bình hành.
Hình biểu diễn của lục giác đều có đặc điểm gì?
Xem lời giải
Có các cặp cạnh đối diện song song và bằng nhau, tâm là trung điểm các đường chéo chính.
📝 Thực hành — Dạng 3
Hình biểu diễn của hình thang cân là hình gì?
Xem lời giải
Là một hình thang (có hai đáy song song với nhau).
Cạnh bị che khuất trong hình biểu diễn được vẽ bằng nét gì?
Xem lời giải
Vẽ bằng nét đứt.
🔷 Dạng 4: Tính tỉ số nhờ phép chiếu song song
- Dựng hình chiếu song song lên một mặt phẳng phẳng thích hợp để chuyển bài toán không gian về bài toán tỉ số phẳng.
Cho hình chóp $S.ABC$. Gọi $G$ là trọng tâm $\triangle ABC$. Mặt phẳng $(\alpha)$ song song với $GC$ cắt $SA, SB$ tại $M, N$. Chứng minh $MN // AB$.
Xem lời giải
Dùng phép chiếu song song theo phương $GC$ lên mặt phẳng $(SAB)$ để suy ra $MN // AB$.
Tỉ số diện tích của hình chiếu $S'$ và hình gốc $S$ bằng $1$ khi nào?
Xem lời giải
Khi mặt phẳng chứa hình $S$ song song với mặt phẳng chiếu $(P)$.
📝 Thực hành — Dạng 4
Hình chiếu song song của một hình cầu là hình gì?
Xem lời giải
Là một hình tròn (có bán kính bằng bán kính hình cầu).
Phương chiếu $\Delta$ có thể song song với mặt phẳng chiếu $(P)$ được không?
Xem lời giải
Không. Phương chiếu $\Delta$ bắt buộc phải cắt mặt phẳng chiếu $(P)$.
📝 Bài tập tự luận — Tổng hợp
Bài 1. Nêu các yếu tố bảo toàn trong phép chiếu song song.
Xem lời giải
Tính thẳng hàng, tính song song, thứ tự các điểm và tỉ số độ dài đoạn thẳng song song.
Bài 2. Hình biểu diễn của một hình vuông là hình gì?
Xem lời giải
Là một hình bình hành.
Bài 3. Cho hình lăng trụ tam giác $ABC.A'B'C'$. Gọi $M$ là trung điểm $AB$. Hình chiếu của $M$ theo phương $AA'$ lên $(A'B'C')$ là điểm nào?
Xem lời giải
Là trung điểm $M'$ của cạnh $A'B'$.
Bài 4. Hình chiếu của hai đường thẳng cắt nhau có thể là 1 đường thẳng được không?
Xem lời giải
Có, khi mặt phẳng chứa 2 đường thẳng đó song song với phương chiếu.
Bài 5. Phép chiếu song song biến tam giác vuông thành tam giác gì?
Xem lời giải
Thành một tam giác bất kì.
Bài 6. Phép chiếu song song có biến 2 đường thẳng chéo nhau thành 2 đường thẳng cắt nhau được không?
Xem lời giải
Có, hình chiếu của chúng trên MP chiếu có thể cắt nhau tại 1 điểm.
Bài 7. Trong hình biểu diễn của hình lập phương, các mặt bên là hình gì?
Xem lời giải
Là các hình bình hành.
Bài 8. Phép chiếu vuông góc có phải là một trường hợp đặc biệt của phép chiếu song song không?
Xem lời giải
Có, khi phương chiếu $\Delta$ vuông góc với mặt phẳng chiếu $(P)$.
Bài 9. Phép chiếu song song có giữ nguyên độ dài đoạn thẳng không?
Xem lời giải
Nói chung không (trừ khi đoạn thẳng song song với MP chiếu).
Bài 10. Nếu 3 điểm $A, B, C$ thẳng hàng thì hình chiếu $A', B', C'$ có thẳng hàng không?
Xem lời giải
Có thẳng hàng (hoặc trùng thành 1 điểm nếu đường thẳng chứa $A,B,C$ song song với phương chiếu).
🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Phép chiếu song song. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Phép chiếu song song
Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →