Giả sử ta có một điểm H và một mặt phẳng (α) hãy nêu cách dựng khoảng cách từ 1 điểm H tới mặt phẳng (α)
Hướng dẫn
Bước 1 :
Tìm một đường thẳng Δ đi H vuông góc với (β) và cắt mặt phẳng (α) tại A (H1)
Bước 2 :
+) Qua H kẻ HB vuông góc vơi giao tuyến d của (α) và (β) (HB ∩ d = B)
+) Nối B với A → $\left\{ \begin{array}{l}d \bot HB\\d \bot \Delta \end{array} \right. \to d \bot (ABH)\,\,\,(1)$
Bước 3: Kẻ HB $\bot$ AB và chứng minh d(H, (α)) = HK
Ta có : $\left\{ \begin{array}{l}HK \bot d\quad do\;(1)\\HK \bot AB\end{array} \right. \to HK \bot (\alpha) \to d(H,(\alpha )) = HK$
Một số bài tập không nằm trong trường hợp này(Thường là các đề thi đại học )
Tính chất : Khoảng cách từ d(A, (α)) = AC; d(H, (α)) = HD;
Tam giác ACE đồng dạng tam giác HDE:
$\frac{{AC}}{{HD}} = \frac{{CE}}{{HE}} = \frac{{AE}}{{HE}} \to \frac{{AC}}{{HD}} = \frac{{AE}}{{HE}} \to \frac{{d(A,(\alpha ))}}{{d(H,(\alpha ))}} = \frac{{AE}}{{HE}}\left( 1 \right)$
$\frac{1}{{A{H^2}}} = \frac{1}{{A{B^2}}} = \frac{1}{{A{C^2}}}\quad (2)$
Ví dụ 1 .
Khoảng cách từ điểm H đã tính được và đã biết tỉ số FI:HI. Tính d(F, (α)) = ?
Ví dụ 2.
Cho hình chóp đều có đáy là hình vuông cạnh a. cạnh
SO = a√3. M ∈ AD, N ∈ SA, SA = 3NA, W ∈SD, WS = 4WD
1. Tính khoảng cách d(O, (SBC)) = ?
2. Tính khoảng cách d(A, (SBC)) = ?
3. Tính khoảng cách d(M, (SBC)) = ?
4. Tính khoảng cách d(N, (SBC)) = ?
5. Tính khoảng cách d(W, (SBC)) = ?
Xem lại cách dựng và dễ dàng tính được khoảng
cách từ O đến mặt phẳng (SBC)
(Các bạn tự tính . Giả sử d(O, (SBC)) = k)
2.Tính khoảng cách d(A, (SBC)) = ?
(Xem ví dụ 1 . Vì khoảng cách từ O tới (ABC) bằng k )
$\frac{{d\left( {A,(SBC)} \right)}}{{d\left( {O,(SBC)} \right)}} = \frac{{AC}}{{OC}} = 2 \Rightarrow d\left( {A,(SBC)} \right) = 2d\left( {O,(SBC)} \right) = 2k$
3.Tính khoảng cách d(M, (SBC)) = ?
Vì AD // (SBC) → d(M, (SBC)) = d(AD, (SBC)) = d(A, (SBC)) = 2k
4. Tính khoảng cách d(N, (SBC)) = ?
( Từ điểm N mà tính khoảng cách thì rất khó , Quy điểm N về điểm O)
Ta đã có d(O, (SBC)) = k nên ta → d(A, (SBC)) = 2k (Ở phần trên)
Ta cũng có $\frac{{NS}}{{{\rm{AS}}}} = \frac{1}{3} \to \frac{{d\left( {N,(SBC)} \right)}}{{d\left( {A,(SBC)} \right)}} = \frac{{NS}}{{{\rm{AS}}}} = \frac{1}{3} \leftrightarrow d\left( {N,(SBC)} \right) = \frac{1}{3}d\left( {A,(SBC)} \right) = \frac{{2k}}{3}$
5.Tính khoảng cách d(W, (SBC)) = ?
Ta có : Vì AD // (SBC) →d(A, (SBC)) = d(D, (SBC)) = 2k
$\frac{{DS}}{{{\rm{DW}}}} = \frac{5}{4};\frac{{d\left( {D,(SBC)} \right)}}{{d\left( {{\rm{W}},(SBC)} \right)}} = \frac{{SD}}{{{\rm{W}}S}} = > d\left( {{\rm{W}},(SBC)} \right) = \frac{{{\rm{W}}S}}{{SD}}.d\left( {D,(SBC)} \right) = \frac{5}{4}2k = \frac{{5k}}{2}$
Nhận xét : Các bài tính khoảng cách từ một A điểm tới mặt phẳng ta thường làm như sau
1. Tìm một điểm H nào đó mà dễ tính khoảng cách nhất (α)”Điểm này thường là chân đường cao của hình chóp, hình trụ….”
2. Tìm một đường thẳng đi qua A và H đồng thời cắt (α) tại I. →$\frac{{d\left( {H,(\alpha )} \right)}}{{d\left( {A,(\alpha )} \right)}} = \frac{{HI}}{{AI}}$ (Đề bài chắc chắn sẽ cho biết tỉ số HI:AI)
(Bài tập : Các đề thi đại học đã thi)
Hướng dẫn
Bước 1 :
Tìm một đường thẳng Δ đi H vuông góc với (β) và cắt mặt phẳng (α) tại A (H1)
Bước 2 :
+) Qua H kẻ HB vuông góc vơi giao tuyến d của (α) và (β) (HB ∩ d = B)
+) Nối B với A → $\left\{ \begin{array}{l}d \bot HB\\d \bot \Delta \end{array} \right. \to d \bot (ABH)\,\,\,(1)$
Bước 3: Kẻ HB $\bot$ AB và chứng minh d(H, (α)) = HK
Ta có : $\left\{ \begin{array}{l}HK \bot d\quad do\;(1)\\HK \bot AB\end{array} \right. \to HK \bot (\alpha) \to d(H,(\alpha )) = HK$
Một số bài tập không nằm trong trường hợp này(Thường là các đề thi đại học )
Tính chất : Khoảng cách từ d(A, (α)) = AC; d(H, (α)) = HD;
Tam giác ACE đồng dạng tam giác HDE:
$\frac{{AC}}{{HD}} = \frac{{CE}}{{HE}} = \frac{{AE}}{{HE}} \to \frac{{AC}}{{HD}} = \frac{{AE}}{{HE}} \to \frac{{d(A,(\alpha ))}}{{d(H,(\alpha ))}} = \frac{{AE}}{{HE}}\left( 1 \right)$
Khoảng cách từ điểm H đã tính được và đã biết tỉ số FI:HI. Tính d(F, (α)) = ?
Giải
Theo (1) $\frac{{d(F,(\alpha ))}}{{d(H,(\alpha ))}} = \frac{{FI}}{{HI}} \to d(F,(\alpha )) = \frac{{FI}}{{HI}}.d(H,(\alpha ))$Ví dụ 2.
Cho hình chóp đều có đáy là hình vuông cạnh a. cạnh
SO = a√3. M ∈ AD, N ∈ SA, SA = 3NA, W ∈SD, WS = 4WD
2. Tính khoảng cách d(A, (SBC)) = ?
3. Tính khoảng cách d(M, (SBC)) = ?
4. Tính khoảng cách d(N, (SBC)) = ?
5. Tính khoảng cách d(W, (SBC)) = ?
Giải
1. Tính khoảng cách d(O, (SBC)) = ?Xem lại cách dựng và dễ dàng tính được khoảng
cách từ O đến mặt phẳng (SBC)
(Các bạn tự tính . Giả sử d(O, (SBC)) = k)
2.Tính khoảng cách d(A, (SBC)) = ?
(Xem ví dụ 1 . Vì khoảng cách từ O tới (ABC) bằng k )
$\frac{{d\left( {A,(SBC)} \right)}}{{d\left( {O,(SBC)} \right)}} = \frac{{AC}}{{OC}} = 2 \Rightarrow d\left( {A,(SBC)} \right) = 2d\left( {O,(SBC)} \right) = 2k$
3.Tính khoảng cách d(M, (SBC)) = ?
Vì AD // (SBC) → d(M, (SBC)) = d(AD, (SBC)) = d(A, (SBC)) = 2k
4. Tính khoảng cách d(N, (SBC)) = ?
( Từ điểm N mà tính khoảng cách thì rất khó , Quy điểm N về điểm O)
Ta đã có d(O, (SBC)) = k nên ta → d(A, (SBC)) = 2k (Ở phần trên)
Ta cũng có $\frac{{NS}}{{{\rm{AS}}}} = \frac{1}{3} \to \frac{{d\left( {N,(SBC)} \right)}}{{d\left( {A,(SBC)} \right)}} = \frac{{NS}}{{{\rm{AS}}}} = \frac{1}{3} \leftrightarrow d\left( {N,(SBC)} \right) = \frac{1}{3}d\left( {A,(SBC)} \right) = \frac{{2k}}{3}$
5.Tính khoảng cách d(W, (SBC)) = ?
Ta có : Vì AD // (SBC) →d(A, (SBC)) = d(D, (SBC)) = 2k
$\frac{{DS}}{{{\rm{DW}}}} = \frac{5}{4};\frac{{d\left( {D,(SBC)} \right)}}{{d\left( {{\rm{W}},(SBC)} \right)}} = \frac{{SD}}{{{\rm{W}}S}} = > d\left( {{\rm{W}},(SBC)} \right) = \frac{{{\rm{W}}S}}{{SD}}.d\left( {D,(SBC)} \right) = \frac{5}{4}2k = \frac{{5k}}{2}$
Nhận xét : Các bài tính khoảng cách từ một A điểm tới mặt phẳng ta thường làm như sau
1. Tìm một điểm H nào đó mà dễ tính khoảng cách nhất (α)”Điểm này thường là chân đường cao của hình chóp, hình trụ….”
2. Tìm một đường thẳng đi qua A và H đồng thời cắt (α) tại I. →$\frac{{d\left( {H,(\alpha )} \right)}}{{d\left( {A,(\alpha )} \right)}} = \frac{{HI}}{{AI}}$ (Đề bài chắc chắn sẽ cho biết tỉ số HI:AI)
(Bài tập : Các đề thi đại học đã thi)