Dạng 5: Xác định thiết diện chứa một đường thẳng và vuông góc với một mặt phẳng

Học Lớp

Administrator
Thành viên BQT
Phương pháp:
Cho mặt phẳng (α) và đường thẳng a không vuông góc với (α).Xác định mặt phẳng (β) chứa a và vuông góc với (α).
Để giải bài toán này ta làm theo các bước sau:
xác định thiết diện_00.png

  • Chọn một điểm $A \in a$
  • Dựng đường thẳng b đi qua A và vuông góc với (α). Khi đó $mp\left( {a,b} \right)$ chính là mặt phẳng (β).

Ví dụ vận dụng
Câu
1: Cho hình chóp S.ABCD, đáy ABCD là hình vuông, SA ⊥ (ABCD). Gọi (α)
là mặt phẳng chứa AB và vuông góc với (SCD), (α)
cắt chóp S.ABCD theo thiết diện là hình gì?
A. hình bình hành.
B. hình thang vuông.
C. hình thang không vuông.
D. hình chữ nhật.
xác định thiết diện_01.png

Dựng $AH \bot CD$
Ta có $\left. \begin{array}{l}CD \bot SA\\CD \bot AD\end{array} \right\} \Rightarrow CD \bot (SAD)$.
Suy ra $CD \bot AH$
mà $AH \subset (SCD)$ suy ra $AH \subset (\alpha )$
Do đó $\left( \alpha \right) \equiv (AHB)$
Vì $\left( \alpha \right){\rm{//}}CD$ nên $\left( \alpha \right) \cap (SAD) = HK{\rm{//}}CD(K \in SC)$.
Từ đó thiết diện là hình thang ABKH
Mặt khác $AB \bot (SAD)$ nên $AB \bot AH$
Vậy thiết diện là hình thang vuông tại A và H.
Chọn đáp án B.
Ta có $AC = a\sqrt 2 ,OC = \frac{a}{{\sqrt 2 }},SO = \sqrt {S{C^2} - O{C^2}} = \frac{a}{{\sqrt 2 }}$, mà $SO \bot OC \Rightarrow OM = \frac{1}{2}SC = \frac{a}{2}$. Chon A
Câu 2: Cho hình chóp S.ABCD với ABCD là hình chữ nhật tâm O có $AB = a,{\rm{ }}AD = 2a.{\rm{ }}SA$ vuông góc với đáy và $SA = a$. Gọi(P)là mặt phẳng qua $SO$ và vuông góc với $\left( {SAD} \right).$ Diện tích thiết diện của (P) và hình chóp S.ABCD bằng bao nhiêu?
A. ${a^2}\frac{{\sqrt 3 }}{2}$.
B. ${a^2}\frac{{\sqrt 2 }}{2}$.
C. $\frac{{{a^2}}}{2}$.
D. ${a^2}$.
Gọi MN là đoạn thẳng qua O vuông góc $AD$ ($M,{\rm{ }}N{\rm{ }}$ thuộc ${\rm{ }}AD,{\rm{ }}BC$) ta có nên $SMN$ là thiết diện cần tìm.
Δ$SMN$ vuông tại M nên ${S_{SMN}} = \frac{{SM.MN}}{2} = {a^2}\frac{{\sqrt 2 }}{2}$.
Chọn B.
Câu 3: Cho hai mặt phẳng vuông góc (P) và (Q) có giao tuyến Δ. Lấy A, B cùng thuộc Δ và lấy C trên (P), D trên (Q) sao cho AC ⊥ AB, BD ⊥ AB và $AB = AC = BD = a$. Diện tích thiết diện của tứ diện ABCD khi cắt bởi mặt phẳng (α)
đi qua A và vuông góc với CD là?
A. $\frac{{{a^2}\sqrt 2 }}{{12}}$
B. $\frac{{{a^2}\sqrt 2 }}{8}$
C. $\frac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{12}}$
D. $\frac{{{a^2}\sqrt 3 }}{8}$
Chọn C.
xác định thiết diện_03.png

Ta có: $\left\{ \begin{array}{l}(P) \bot (Q)\$P) \cap (Q) = \Delta \\BD \subset (Q),BD \bot \Delta \end{array} \right. \Rightarrow BD \bot (P)$
Gọi H là trung điểm BC, ta có $\left\{ \begin{array}{l}AH \bot BC\\AH \bot BD\end{array} \right. \Rightarrow AH \bot CD$
Trong mặt phẳng (BCD), kẻ $HI \bot CD$ thì ta có $CD \bot (AHI)$
Khi đó mặt phẳng (α)cắt tứ diện ABCD theo thiết diện là tam giác $AHI$
Mặt khác tam giác ABC vuông cân tại A nên $BC = a\sqrt 2 $.
Trong tam giác vuông BCD, kẻ đường cao BK thì $BK = \frac{{a\sqrt 2 }}{{\sqrt 3 }}$ và $HI = \frac{a}{{\sqrt 6 }}$
Vậy: thiết diện cần tìm là tam giác $AHI$ vuông tại H và có diện tích $S = \frac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{12}}$
Câu 4: Cho hình lăng trụ đứng có đáy ABC là tam giác vuông tạiA, với$AB = c$,$AC = b$, cạnh bên . Mặt phẳng (P) đi qua và vuông góc với .Thiết diện của lăng trụ cắt bởi mặt phẳng (P) có hình:
xác định thiết diện_04.png

A. h1 và h2.
B. h2 và h3.
C. h.2.
D. h.1.
Gọi (P) là mặt phẳng đi qua A' và vuông góc với BC. Từ A' ta dựng $A'K' \bot B'C'$, Vì $(ABC) \bot (BCC'B')$ nên $A'K' \bot B'C' \Rightarrow A'K' \bot (BCC'B') \Rightarrow A'K' \bot BC'$ (1).
Mặt khác trong mặt phẳng (BCC'B') dựng $K'x \bot B'C$ và cắt B'B tại 1 điểm N(2) (điểm gì đề chưa có cho nên cho tạm điểm N).
Từ (1)và (2)ta có : $\left\{ \begin{array}{l}BC' \bot A'K'\\BC' \bot K'N\end{array} \right. \Rightarrow BC' \bot (A'K'N)$
Chọn đáp án A
Câu 5: Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' có cạnh bằng a. Cắt hình lập phương bởi mặt phẳng trung trực của AC'. Thiết diện là hình gì?
A. Hình vuông.
B. Lục giác đều.
C. Ngũ giác đều.
D. Tam giác đều.
xác định thiết diện_05.png

Ta có AB là hình chiếu của AC' lên (ABCD).
mà $AC \bot BD$ nên $AC' \bot BD,{\rm{ }}(1)$
Ta có $\left. \begin{array}{l}AD \bot (AA'B'B)\\A'B \subset (AA'B'B\end{array} \right\} \Rightarrow A'B \bot AD$
Lại có $A'B \bot AB'$ suy ra $\left. \begin{array}{l}A'B \bot (AB'C'D)\\AC' \subset (AB'C'D)\end{array} \right\} \Rightarrow AC' \bot A'B,{\rm{ }}(2)$
Từ (1) và (2) suy ra $AC' \bot (A'BD),{\rm{ }}(3)$
Mặt phẳng trung trực AC' là mặt phẳng (α)
đi qua trung điểm I của AC' và $(\alpha ) \bot AC',{\rm{ }}(4)$
Từ (3) và (4) suy ra $\left\{ \begin{array}{l}mp(\alpha ){\rm{ qua }}I\$\alpha ){\rm{//}}(A'BD)\end{array} \right.$
Do đó
Qua I dựng $MQ{\rm{//}}BD$
Dựng $\begin{array}{l}MN{\rm{//A'D}}\\{\rm{NP//}}B'D'{\rm{//}}BD\\QK{\rm{//B'C//A'D}}\\KH{\rm{//}}BD\end{array}$
Mà $MN = NP = PQ = QK = KM = \frac{{a\sqrt 2 }}{2}$
Suy ra thiết diện là lục giác đều.
Chọn đáp án B.
Câu 6: Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' có cạnh bằng a. Cắt hình lập phương bởi mặt phẳng trung trực của AC'. Diện tích thiết diện là
A. $S = \frac{{{a^2}\sqrt 3 }}{2}.$
B. $S = {a^2}.$
C. $S = \frac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}.$
D. AB
xác định thiết diện_06.png

Ta có mặt phẳng trung trực của AC'cắt hình lập phương ABCD.A'B'C'D'theo thiết diện là lục giác đều $MNPQRDS$ cạnh $\frac{1}{2}B'C = \frac{{a\sqrt 2 }}{2}$
Khi đó $S = 6.\frac{1}{2}\frac{{a\sqrt 2 }}{2}\frac{{a\sqrt 2 }}{2}.\frac{{\sqrt 3 }}{2} = {a^2}\frac{{3\sqrt 3 }}{4}$

✅ Bản đầy đủ các dạng vecto trong không gian

✅ Bản đầy đủ các dạng vecto trong không gian
 
Sửa lần cuối:

Chương 8: Vector trong không gian

Các dạng toán liên quan giữa hai đường thẳng trong không gian Các dạng toán liên quan giữa đường thẳng và mặt phẳng trong không gian Các dạng toán liên quan giữa hai mặt phẳng trong không gian Các dạng toán tính khoảng cách trong không gian