Ôn tập Chương 4 - Toán 11
Ôn tập Chương IV: Quan hệ song song trong không gian - Toán 11 Kết nối tri thức.
Ôn tập Chương IV: Quan hệ song song trong không gian
I. Tóm tắt lý thuyết trọng tâm
- Vị trí tương đối: Đường thẳng d nằm trong mặt phẳng (P), d cắt (P), hoặc d song song với (P).
- Cách xác định mặt phẳng: Qua 3 điểm không thẳng hàng; qua 1 điểm và 1 đường thẳng không chứa điểm đó; qua 2 đường thẳng cắt nhau; qua 2 đường thẳng song song.
- Hình chóp và hình tứ diện: Tứ diện có 4 đỉnh, 4 mặt, 6 cạnh. Hình chóp có đáy là đa giác và các mặt bên là tam giác chung đỉnh.
- Hai đường thẳng song song là hai đường thẳng cùng nằm trong một mặt phẳng và không có điểm chung.
- Tính chất: Trong không gian, hai đường thẳng phân biệt cùng song song với đường thẳng thứ ba thì song song với nhau.
- Định lý: Nếu đường thẳng d không nằm trong (P) và d song song với một đường thẳng d’ nào đó nằm trong (P) thì d // (P).
- Hệ quả: Nếu d // (P), mọi mặt phẳng (Q) chứa d mà cắt (P) theo giao tuyến thì // d.
- Định lý: Nếu mặt phẳng (P) chứa hai đường thẳng cắt nhau a, b và a, b cùng song song với mặt phẳng (Q) thì (P) // (Q).
- Tính chất: Nếu (P) // (Q) thì mọi đường thẳng nằm trong (P) đều song song với (Q).
- Định lý Talet trong không gian: Ba mặt phẳng song song chắn trên hai cát tuyến bất kỳ các đoạn thẳng tương ứng tỉ lệ.
II. Dạng toán tổng hợp
Kỹ năng trọng tâm:
- Tìm giao tuyến của hai mặt phẳng: Thường tìm 2 điểm chung. Nếu có cặp đường thẳng song song thì giao tuyến đi qua điểm chung và song song với cặp đó.
- Tìm giao điểm của đường thẳng và mặt phẳng: Tìm một mặt phẳng phụ chứa đường thẳng.
- Chứng minh song song: Sử dụng các định lý về đường thẳng // đường thẳng, đường thẳng // mặt phẳng, hoặc mặt phẳng // mặt phẳng.
Cho hình chóp có đáy là hình bình hành tâm . Tìm giao tuyến của và .
Xem lời giải
- Ta có là điểm chung của và .
- Trong đáy , .
- Theo định lý về giao tuyến của hai mặt phẳng lần lượt chứa hai đường thẳng song song: Giao tuyến là đường thẳng đi qua và song song với và .
Cho hình chóp có đáy là hình bình hành. Gọi lần lượt là trung điểm của và . Chứng minh .
Xem lời giải
- Trong tam giác , là đường trung bình nên .
- Ta có và .
- Vì , theo định lý ta có .
Cho tứ diện . Gọi là trọng tâm tam giác , là trung điểm . Tìm giao điểm của với mặt phẳng .
Xem lời giải
- Chọn mặt phẳng phụ chứa là .
- Tìm giao tuyến của và :
- là điểm chung thứ nhất.
- Trong mặt phẳng đáy , gọi cắt tại . Khi đó là điểm chung thứ hai.
- Vậy giao tuyến là .
- Trong mặt phẳng , gọi .
- Vì và nên là giao điểm của với .
Trong xây dựng khung nhà mái thái, hai kèo và cùng tựa trên một xà ngang cố định. Các xà gồ (đường thẳng song song với nóc nhà ) đặt trên kèo. Chứng minh các xà gồ này đều song song với mặt đất (giả sử mặt đất // ).
Xem lời giải
- Gọi đường nóc nhà là . Xà gồ song song với .
- Giả sử nóc nhà song song với mặt đất . Theo tính chất bắc cầu: và .
- Vậy các xà gồ đều song song với mặt đất, đảm bảo tính thẩm mỹ và kỹ thuật.
Cho hình chóp có đáy là hình thang (). Gọi là trung điểm . Tìm thiết diện của hình chóp cắt bởi mặt phẳng .
Xem lời giải
- Điểm chung của và là .
- Trong đáy Giao tuyến đi qua và song song với .
- Trong mặt phẳng , từ kẻ (với ).
- Thiết diện là tứ giác .
- Vì and . Vậy là hình thang.
III. Trắc nghiệm ôn tập
IV. Bài tập tự luận tổng hợp
Câu 1. Cho hình chóp có đáy là hình bình hành. Gọi lần lượt là trung điểm của . a) Tìm giao tuyến của và . b) Tìm giao tuyến của và . c) Tìm giao điểm của và . d) Chứng minh .
Đáp án
a) Đường thẳng qua song song . b) Đường thẳng qua song song . c) (trong ). d) (đường trung bình) and .
Câu 2. Cho tứ diện . Gọi là các điểm lần lượt thuộc các cạnh sao cho không song song với . a) Tìm giao điểm của đường thẳng với mặt phẳng . b) Gọi là một điểm trong tam giác . Tìm giao điểm của with mặt phẳng . c) Xác định thiết diện của tứ diện khi cắt bởi mặt phẳng . d) Trong trường hợp , thiết diện là hình gì?
Đáp án
a) . b) Tìm giao tuyến của và . c) Tứ giác (hoặc tam giác tùy vị trí K). d) Hình thang (hoặc hình bình hành).
Câu 3. Cho hình chóp có đáy là hình thang (). Gọi là trọng tâm tam giác . a) Tìm giao tuyến của và . b) Chứng minh giao tuyến đó song song với . c) Tìm thiết diện của hình chóp cắt bởi mặt phẳng . d) Thiết diện là hình gì?
Đáp án
a, b) Qua kẻ . c) Tứ giác (). d) Hình thang.
Câu 4. (Thực tế - Thiết kế đồ dùng) Một chiếc bàn xếp có 4 chân là 4 đoạn thẳng . Để bàn đứng vững và mặt bàn song song với sàn nhà: a) Các cặp chân bàn phải thỏa mãn điều kiện gì? b) Nếu và , hãy chứng minh . c) Tại sao các chân bàn thường được thiết kế bắt chéo nhau? (Liên quan đến giao tuyến và điểm cố định). d) Nếu một chân bàn bị ngắn đi, mặt bàn còn song song with sàn không? Tại sao?
Đáp án
a) Cùng độ dài và song song từng đôi một. b) là hình bình hành. c) Tạo sự ổn định thông qua cấu trúc tam giác cố định. d) Không, vì mặt phẳng xác định bởi các chân không còn song song.
Câu 5. Cho hình lăng trụ tam giác . Gọi lần lượt là trọng tâm tam giác và . a) Chứng minh . b) Chứng minh . c) Gọi là mặt phẳng qua và song song với . sẽ trùng với mặt phẳng nào? d) Tìm giao tuyến của và .
Đáp án
a, b) . c) Không trùng mặt nào hiện có (trừ khi đáy). d) Đường thẳng qua tâm thiết diện.
Câu 6. Cho hình chóp có đáy là hình bình hành. Gọi là một điểm di động trên cạnh . là mặt phẳng qua và song song with . a) Chứng minh luôn đi qua một đường thẳng cố định khi di động. b) Tìm giao điểm của with các cạnh . c) Chứng minh là các đỉnh của một hình bình hành. d) Khi là trung điểm , tính tỉ số diện tích tam giác và diện tích tam giác .
Đáp án
a) Đường thẳng qua song song . b) . c) Sử dụng tính chất song song. d) Tỉ số (tùy vị trí).
Câu 7. (Thực tế - Xây dựng) Để kiểm tra hai bức tường có song song hay không, người thợ mộc đo khoảng cách giữa chúng tại các điểm khác nhau. a) Dựa trên định lý nào để kết luận hai mặt tường song song? b) Nếu hai bức tường cùng vuông góc với sàn nhà, chúng có chắc chắn song song không? c) Các xà ngang trần nhà dựa trên hai bức tường tạo thành các giao tuyến. Các giao tuyến này có tính chất gì? d) Làm thế nào để dựng một vách ngăn song song with một bức tường cho trước?
Đáp án
a) Định lý về hai mặt phẳng có cùng đường vuông góc chung hoặc khoảng cách không đổi. b) Không (có thể cắt nhau). c) Song song với nhau. d) Dựa trên định lý về mặt phẳng song song đường thẳng.
Câu 8. Cho tứ diện . Một mặt phẳng cắt các cạnh lần lượt tại . a) Chứng minh rằng nếu thì . b) Chứng minh rằng nếu là hình bình hành thì and . c) Ngược lại, nếu và thì là hình gì? d) Tìm điều kiện để là hình thoi.
Đáp án
a) Hệ quả định lý giao tuyến. b) Sử dụng tính chất đường trung bình. c) Hình bình hành. d) .
Câu 9. (Thực tế - Địa lý) Các vĩ tuyến trên quả địa cầu được coi là các đường tròn nằm trong các mặt phẳng song song. a) Tại sao các vĩ tuyến không bao giờ giao nhau? b) Trục Trái Đất đóng vai trò gì đối với các mặt phẳng chứa vĩ tuyến? c) Nếu một vệ tinh bay trên một hũy đạo cực (qua hai cực), hũy đạo này cắt các vĩ tuyến như thế nào? d) Tính khoảng cách giữa hai vĩ tuyến nếu biết bán kính Trái Đất and góc vĩ độ.
Đáp án
a) Do chúng nằm trong các mặt phẳng song song. b) Vuông góc với các mặt phẳng đó. c) Vuông góc tại mọi điểm giao. d) .
Câu 10. (Tổng hợp) Cho hình chóp có đáy là hình bình hành. Gọi là mặt phẳng qua điểm trung điểm của và song song with . a) Xác định thiết diện của hình chóp khi cắt bởi . b) Chứng minh thiết diện là một hình thang cân nếu hình chóp là hình chóp đều. c) Tính diện tích thiết diện theo diện tích các mặt bên của hình chóp. d) Nếu thay điểm bằng một điểm bất kỳ trên đoạn , thiết diện có thay đổi không?
Đáp án
a) Tứ giác song song . b, c) Sử dụng công thức tỉ số diện tích. d) Có, vị trí and kích thước thay đổi nhưng hình dạng (loại đa giác) giữ nguyên.
Luyện tập trắc nghiệm
Câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra kiến thức ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →