Thứ Bảy, 21 tháng 11, 2015

Phương pháp đổi đỉnh trong bài toán tính khoảng cách - Phần 1

Phương pháp đổi đỉnh trong bài toán tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng là phương pháp đổi từ đỉnh cần tính khoảng cách (điểm khó) về điểm là chân đường vuông góc (điểm dễ). Tuy nhiên phương pháp này sẽ được chia thành hai phần tương ứng với hai dạng toán.

Phần 1: Đường thẳng Khó - Dễ song song với mặt phẳng.

Phần 2: Đường thẳng Khó - Dễ cắt mặt phẳng.

Chủ Nhật, 5 tháng 7, 2015

Hai bài tập cơ bản tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng

Dạng toán tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng là một trong những dạng toán thường gặp trong các kì thi tốt nghiệp thpt, đại học và cao đẳng trước kia, nay là kì thi THPT Quốc gia.

Bài viết này, tôi sẽ đưa ra hai bài tập cơ bản, nó được xem như là một phương pháp giải toán hình học không gian đối với bài tập tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng. Chính vì vậy, tầm quan trọng của nó là rất lớn, các em nên cố gắng ghi nhớ để vận dụng trong từng trường hợp cụ thể.

Bài tập thứ nhất - Mẫu 1*. 

Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B, SA vuông góc với mặt đáy. Tính khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC).
Nhận xét:

+ Điểm A chính là chân đường vuông góc hạ từ S xuống mặt phẳng (ABC).

+ Nếu bài toán thay đổi vuông tại C thì vẫn cho cách làm và kết quả tương tự.

Cách giải:

Ta kẻ thêm một đường AH vuông góc với SB. Và chứng minh AH vuông góc với mặt phẳng (SBC), tức là khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC) chính là đoạn thẳng AH. Dưới đây là hình vẽ minh họa.

Hai bài tập cơ bản tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng
Mẫu 1

Việc chứng minh trên, các em có thể làm theo các sơ đồ bên dưới:

Hai bài tập cơ bản tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng
Sơ đồ chứng minh mẫu 1
Việc tìm ra độ dài AH, các em dùng hệ thức lượng liên hệ giữa đường cao, hai cạnh góc vuông của một tam giác vuông nhé!




Bài tập thứ 2 - Mẫu 2.

Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác không vuông tại B và C, SA vuông góc với mặt đáy. Tính khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC).

Cách giải.

Để giải bài toán này, ta sẽ kẻ thêm hai đường: AE vuông góc BC và AH vuông góc SE. Tiếp đó ta sẽ chứng minh AH vuông góc với mặt phẳng (SBC). Bên dưới là hình vẽ minh họa

Hai bài tập cơ bản tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng
Mẫu 2
Việc chứng minh các em trình bày theo sơ đồ bên dưới nhé!

Hai bài tập cơ bản tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng
Sơ đồ chứng minh mẫu 2

Việc lập sơ đồ tìm ra AH, tương tự như Mẫu số 1, tuy nhiên, các em phải tìm ra cạnh AE trước. Và việc tìm ra AE sẽ dựa theo các yếu tố đề bài cho để tìm. Tôi lấy ví dụ:

i, tam giác ABC là tam giác đều (cân tại A). Như vậy AE chính là đường trung trực của BC.

ii, tam giác ABC vuông tại A. Khi đó tính AE lại dựa vào công thức trong tam giác vuông liên quan giữa đường cao và hai cạnh góc vuông.

Các bài tập tính khoảng cách giữa điểm và mặt phẳng có sử dụng mẫu 1 và mẫu 2 là rất nhiều. Tôi sẽ lấy ví dụ minh họa cho các em vào các bài viết sau.

Chúc các em học tập tốt!

* Tên gọi bài tập mẫu 1, mẫu 2 chỉ mang tính tương đối, theo cách gọi của tôi đặt cho dễ sử dụng bởi nó liên quan đến việc kẻ thêm 1 đường phụ hay 2 đường phụ.

Thứ Bảy, 4 tháng 7, 2015

Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 2

Tiếp nối về nội dung quan hệ song song, cụ thể hơn là về tính chất của hai đường thẳng song song, bài viết này, tôi sẽ cùng các em xem xem chúng có những tính chất gì? Và cách ghi nhớ, vận dụng trong quá trình giải toán ra sao.
Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 1

Xem lại: Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 1

Để bắt đầu những kiến thức của bài viết này, em thử suy ngẫm và trả lời câu hỏi sau nhé! Theo em, nếu có một đường thẳng d cho trước và một điểm A nào đó không nằm trên đường thẳng này thì liệu sẽ có bao nhiêu đường thẳng qua A mà lại song song với đường thẳng đó?

Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 2

Chắc hẳn, các em đã có câu trả lời của mình. Vấn đề này là sự mở rộng của Tiên đề Ơ-clit từ trong hình học phẳng mà thôi, nội dung định lí nói rằng: Qua một điểm nằm ngoài đường thẳng cho trước có một và chỉ một đường thẳng song song với đường thẳng đó. Đây chính là định lí đầu tiên về hai đường thẳng song song.




Định lí tiếp theo chính là định lí về giao tuyến của ba mặt phẳng, đây là một định lí rất quan trọng, nó được vận dụng rất nhiều trong việc giải các dạng toán như chứng minh hai đường thẳng song song, chứng minh ba đường thẳng đồng quy và sau này là chứng minh các đường thẳng đồng phẳng.
Để minh họa cho định lí này, tôi sẽ đưa ra hai ví dụ để các em có thể dễ dàng rút ra được nội dung của định lí.

Nếu tôi có một miếng xốp dạng hình hộp, mà tôi có thể kí hiệu các đỉnh là ABCD.A'B'C'D' như hình bên dưới.

Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 2
Bây giờ bạn hãy suy ngẫm và trả lời câu hỏi sau giúp tôi: "Cắt miếng xốp này bởi một nhát dao như thế nào để có thể cắt được hai mặt bên cạnh nhau của miếng xốp?" Để cho câu hỏi được cụ thể hơn, bạn có thể cắt hai mặt (ADD'A') và (CDD'C') bởi một nhát dao được không?

Câu hỏi này mới đầu có thể khiến bạn hơi khó hiểu, nhưng khi suy ngẫm kĩ bạn sẽ nhận ra rằng có hai cách cắt đó! Dưới đây là đáp án cho các em.

Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 2

Từ câu trả lời này, các em khái quát hóa lên thành giao tuyến của ba mặt phẳng đôi một cắt nhau nhé! Chúng có thể có những trường hợp nào xảy ra? Đó chính là:

1, Đôi một song song với nhau.

2, Đồng quy.

Như vậy, các em đã tìm hiểu về định lí về giao tuyến của ba mặt phẳng rồi. Tôi sẽ đưa ra một ví dụ thực tế rất gần gũi với các em, mà các em có thể thực hiện được. Ví dụ liên quan đến một cuốn sách đặt trên bàn và một chiếc bìa carton.

Em mở cuốn sách và đặt trên mặt bàn, sau đó lấy tấm bìa carton để dựa vào trong cuốn sách đó. Tương tự như trên em sẽ có hai trường hợp đặt tấm bìa carton. Chú ý rằng, ba mặt phẳng ở đây chính là: hai trang giấy mở ra của cuốn sách, tấm bìa carton. Bên dưới chính là hình vẽ minh họa.

Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 2

Bài viết thứ hai này đã giúp các em hiểu rõ thêm về tính chất của hai đường thẳng song song. Việc vận dụng vào giải các ví dụ và bài tập sẽ được tôi đưa ra vào các bài viết lần sau.

Chúc các em học tập tốt!

Thứ Sáu, 3 tháng 7, 2015

Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 1

Quan hệ song song là một trong hai quan hệ phổ biến và cực kì quan trọng trong hình học nói chung và hình học không gian nói riêng. Các bài tập sau này các em làm đều có liên quan ít nhiều đến quan hệ song song này.
Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 1

Trong thực tế, quan hệ song song xuất hiện rất nhiều nếu không muốn nói là phổ biến. Từ chiếc bàn, chiếc ghế, hình khối hộp, các bức tường của ngôi nhà, ... đều chứa quan hệ song song ở đó. Vậy tầm quan trọng của nó là rất lớn thì các kiến thức mà các em cần nhớ là gì?

Nội dung tổng quát:

1, Hai đường thẳng song song.

2, Đường thẳng song song với mặt phẳng.

3, Hai mặt phẳng song song với nhau.

Trong khuôn khổ bài viết này, tôi sẽ nhắc lại một số khái niệm nội dung thuộc phần 1, Hai đường thẳng song song.

Trước hết, nói về Định nghĩa: "Hai đường thẳng được gọi là song song với nhau nếu chúng cùng nằm trong một mặt phẳng và không có điểm chung". Định nghĩa này có khác một chút so với định nghĩa về hai đường thẳng trong mặt phẳng, bởi đoạn "cùng nằm trong một mặt phẳng". Về mặt trực quan, chúng ta đều nhận thấy rằng hai đường thẳng chứa hai cạnh AB và CD trong hình hộp ở hình vẽ trên là song song với nhau vì cùng nằm trong mặt phẳng (ABCD) và không có điểm chung. Ngoài ra ta còn có các đường thẳng nào song song với nhau nữa? Các em tự liệt kê ra nhé!




Quay trở lại với chuyên, cái đoạn "cùng nằm trong một mặt phẳng" kia nó có dụng ý gì trong không gian, tại sao trong mặt phẳng lại không có đoạn này? Đây là một câu hỏi tạo ra một trường hợp rất thú vị trong các vị trí tương đối của hai đường thẳng trong không gian. Người ta sẽ chia thành hai trường hợp.

i, Hai đường thẳng cùng nằm trong một mặt phẳng.


Nếu như vậy thì quay trở lại hình học phẳng rồi còn đâu nhỉ? Em có thể kể tên các vị trí tương đối không?!? Em nhớ nhé: Có 3 vị trí tương đối:

+ Cắt nhau.

+ Song song.

+ Trùng nhau.

ii, Hai đường thẳng không cùng nằm trong một mặt phẳng.

Để tôi lấy ví dụ cho các em, vẫn trong hình vẽ trên, em hãy suy nghĩ trả lời cho tôi hai câu hỏi:

+ Em nhận thấy có mặt phẳng nào chứa hai đường thẳng chứa hai cạnh AD, BB[1] hay không?

+ Hai đường thẳng này có điểm chung không?

Nếu trả lời được hai câu hỏi này, có nghĩa là em đã phân biệt được trường hợp hợp này với trường hợp hai đường thẳng song song. Trường hợp này có tên gọi là hai đường thẳng chéo nhau. Liệu rằng em có thể kể tên được hết các cặp đường thẳng chéo nhau trong hình vẽ đó chứ?

Bây giờ, tôi sẽ đưa ra một hình ảnh và em phải tự kể tên được các đường thẳng song song và chéo nhau nhé! Hãy nhớ, tự mình nhìn nhận ra được vấn đề bao giờ cũng có sự ghi nhớ được lâu hơn.

Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 1

Trường hợp hai đường thẳng chéo nhau là một trường hợp mà tôi nghĩ ban đầu các em có thể tìm lấy ví dụ thực tế xung quanh, rồi dần đi vào sự tưởng tượng. Mà sau này khi nhắc lại đến nó, ta có thể hình dung ngay ở trong đầu được. Tôi lấy một ví dụ mà các em có thể hay gặp trong lớp học. Trên bàn học của lớp tôi ngày trước có một cái lỗ bị mọt ăn, chính vì thế tôi thường cho chiếc thước kẻ của mình cắm từ trên xuống ngăn bàn. Nếu bây giờ tôi coi chiếc thước đó là một đường thẳng, và một chiếc thước thứ hai nằm ở trên mặt bàn, chiếc thước này nếu kéo dài sẽ không đi qua cái lỗ đó. Như vậy tôi đã có hai đường thẳng chéo nhau rồi đó. Bên dưới đây có thể coi là hình vẽ minh họa cho trường hợp này.

Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 1

Trên đây, tôi đã giới thiệu với các em về vị trí tương đối của hai đường thẳng trong không gian một cách hết sức cơ bản. Các nội dung tính chất cần ghi nhớ và vận dụng vào giải các dạng bài tập tôi sẽ viết vào phần tiếp theo.

Chúc các em học tập tốt!

Xem tiếp nội dung của Một số kiến thức về quan hệ song song cần nhớ - Phần 2

Đánh giá Bài tập Hình học không gian THPT Quốc gia 2015

Kỳ thi THPT Quốc gia 2015 đã diễn ra, trong đó bài tập Hình học không gian trong đề thi được coi là có mức độ trung bình, đáp ứng được việc phân loại học sinh trung bình và học sinh khá, giỏi.
Chúng ta cùng xem lại bài toán này để có một cái nhìn tổng quan.
Đề bài như sau:

Đánh giá Bài tập Hình học không gian THPT Quốc gia 2015

Bài toán này có một số kiến thức khá cơ bản, trong đó bao gồm:

1, Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng.

2, Thể tích khối chóp.

Nội dung nâng cao hơn đó chính là:

3, Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau SB, AC.

Để làm được phần đầu của bài toán, ta có hình vẽ dưới đây.

Đánh giá Bài tập Hình học không gian THPT Quốc gia 2015

Các ý chính cần trình bày trong nội dung này:

a, Chỉ ra góc SAC chính là góc giữa SC và mặt đáy (ABCD) và bằng góc 45.

b, Tính được diện tích hình vuông.

c, Tính được độ dài chiều cao SA.

d, Tính thể tích khối chóp.

Sơ đồ lời giải có thể đi theo hướng sau:

Đánh giá Bài tập Hình học không gian THPT Quốc gia 2015





Chúng ta cùng chuyển tiếp sang nội dung của ý tính khoảng cách. Đến đây ta để ý bài toán tính khoảng cách giữa hai đường chéo nhau này rơi vào Bài tập mẫu số 2 (các em có thể xem tại bài viết Hai bài tập cơ bản tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng), từ đó ta có thêm các đường mới hình vẽ như sau:

Đánh giá Bài tập Hình học không gian THPT Quốc gia 2015

Ở đó, Bx song song với AC,  AE vuông góc với Bx, AH vuông góc với SE. Trong nội dung này, cần chứng minh các ý sau:

i, AH vuông góc với mặt phẳng (SBx), tức là chỉ ra khoảng cách giữa AC và SB chính là AH.

ii, Tính AH.

Việc lập ra sơ đồ cho từng ý i, và ii, có thể tham khảo bên dưới:

Đánh giá Bài tập Hình học không gian THPT Quốc gia 2015
Sơ đồ i,

Đánh giá Bài tập Hình học không gian THPT Quốc gia 2015
Sơ đồ ii,
Việc trình bày lời giải chi tiết từ sơ đồ xin dành cho các em học sinh. Việc trình bày sẽ không quá khó khăn nếu việc năm các kiến thức cơ bản của các em vững chắc.

Chúc các em học tập tốt!