Đề bài - câu 51 trang 60 sách bài tập hình học 11 nâng cao

Suy ra AD, MN và DB luôn song song với một mặt phẳng [định lí Ta-lét đảo]. Vậy MN luôn song song với một mặt phẳng [P], mà [P] song song với AD và DB. Có thể chọn mặt phẳng này chính là mp[ADCB].

Đề bài

Cho hình hộp ABCD.ABCD có tất cả các mặt đều là hình vuông cạnh bằng a. Các điểm M, N lần lượt nằm trên AD, DB sao choAM = DN = x\[\left[ {0 < x < a\sqrt 2 } \right]\].

a] Chứng minh rằng khi x biến thiên, đường thẳng MN luôn song song với một mặt phẳng cố định.

b] Chứng minh rằng khi \[x = {{a\sqrt 2 } \over 3}\] thì MN // AC.

Lời giải chi tiết

[h.104]

a] Sử dụng định lí Ta-lét

Gọi [P] là mặt phẳng qua AD và song song với mp[ADCB] [có [P] vì AD // AD].

Gọi [Q] là mặt phẳng qua M và song song với mp[ADCB. Giả sử [Q] cắt DB tại N.

Theo định lí Ta-lét ta có:

\[{{AM} \over {AD'}} = {{DN'} \over {DB}}\,\,\,\,[*]\]

Vì các mặt của hình hộp là hình vuông cạnh a nên:

\[AD' = DB = a\sqrt 2 \]

Từ [*], ta có AM = DN

\[ \Rightarrow \] DN = DN

\[ \Rightarrow \] N \[ \equiv \] N

\[ \Rightarrow \] MN \[ \subset \] [Q]

Mà [Q] // [ADCB] suy ra MN luôn song song với mặt phẳng cố định [ADCB]

Sử dụng định lí Ta-lét đảo.

Từ giả thiết ta có: \[{{AM} \over {DN}} = {{MD'} \over {NB}} = {{AD'} \over {DB}}\]

Suy ra AD, MN và DB luôn song song với một mặt phẳng [định lí Ta-lét đảo]. Vậy MN luôn song song với một mặt phẳng [P], mà [P] song song với AD và DB. Có thể chọn mặt phẳng này chính là mp[ADCB].

b] Gọi O là giao điểm của DB và AC. Ta có

\[DN = x = {{a\sqrt 2 } \over 3},DO = {{a\sqrt 2 } \over 2}\]

\[ \Rightarrow DN = {2 \over 3}DO\]

Suy ra N là trọng tâm tam giác ADC

Chứng minh tương tự, ta có M là trọng tâm tam giác AAD. Vậy CN và AM cắt nhau tại I là trung điểm của AD. Ta có:

\[{{IM} \over {IA'}} = {{IN} \over {IC}} = {1 \over 3} \Rightarrow MN//A'C\]

Video liên quan

Bài Viết Liên Quan

Chủ Đề