BÀI 24. PHÉP CHIẾU VUÔNG GÓC. GÓC GIỮA ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG

1. PHÉP CHIẾU VUÔNG GÓC. GÓC GIỮA ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG

Bài 1: Trên sân phẳng có một cây cột thẳng vuông góc với mặt sân.

a) Dưới ánh sáng mặt trời, bóng của cây cột trên sân có thể được nhìn như là hình chiếu của cây cột qua phép chiếu song song nào không?

b) Khi tia sáng mặt trời vuông góc với mặt sân, liệu ta có thể quan sát được bóng của cây cột trên sân hay không?

Đáp án chuẩn:

a) Phép chiếu song song theo phương tia sáng mặt trời lên mặt sân.

b) Ta không thể quan sát.

Bài 2:

a) Nếu A là một điểm không thuộc mặt phẳng (P) và A’ là hình chiếu của A trên (P) thì đường thẳng AA’ có quan hệ gì với mặt phẳng (P)?

b) Nếu đường thẳng a vuông góc với mặt phẳng (P) thì hình chiếu của a trên (P) là gì? 

Đáp án chuẩn:

a) AA’ vuông góc với mặt phẳng (P).

b) Hình chiếu vuông góc của đường thẳng a trên mặt phẳng (P) là một điểm, là giao điểm của a và (P).

Bài 3: Cho đường thẳng a và mặt phẳng (P) không vuông góc với nhau. Xét b là một đường thẳng nằm trong (P). Trên a, lấy hai điểm M, N tuỳ ý. Gọi M', N tương ứng là hình chiếu của M, N trên mặt phẳng (P) (H.7.34).

a) Hình chiếu của a trên mặt phẳng (P) là đường thẳng nào?

b) Nếu b vuông góc với M'N' thì b có vuông góc với a hay không?

c) Nếu b vuông góc với a thì b có vuông góc với M'N hay không?

Đáp án chuẩn:

a) M'N'

b)  b⊥a 

c) b⊥M'N' 

Bài 4: Cho hình chóp S.ABC có SA = SB = SC. Gọi O là hình chiếu của S trên mặt phẳng (ABC) (H.7.36).

a) Chứng minh rằng O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.

b) Xác định hình chiếu của đường thẳng SA trên mặt phẳng (ABC).

c) Chứng minh rằng nếu AO⊥BC thì SA⊥BC

d) Xác định hình chiếu của các tam giác SBC, SCA, SAB trên mặt phẳng (ABC)

Đáp án chuẩn:

a) OA=OB=OC

=> O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.

b) OA

c) SO⊥BC, mà AO⊥BC => BC SOA. Do dó BC⊥SA

d) OBC,OCA,OAB

2. GÓC GIỮA ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG

Bài 1: Một máy bay giữ vận tốc không đổi, với độ lớn 240km/h trong suốt 2 phút đầu kể từ khi cất cánh. Hỏi thông tin trên có đủ để ta xác định độ cao của máy bay so với mặt đất phẳng, tại thời điểm 1 phút kể từ khi máy bay cất cánh không?

Đáp án chuẩn:

Thông tin chưa đủ 

 Bài 2: Tâm Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo là một đường elip nhận tâm Mặt Trời làm tiêu điểm. Trong quá trình chuyển động, Trái Đất lại quay quanh trục Bắc Nam. Trục này có phương không đổi và luôn tạo với mặt phẳng chứa quỹ đạo một góc khoảng 66,5°. (Theo nationalgeographic.org).
a) Giải thích vì sao hình chiếu của trục Trái Đất trên mặt phẳng quỹ đạo (P) cũng có phương không đổi.

b) Giải thích vì sao có hai thời điểm trong năm mà tại đó hình chiếu của trục Trái Đất trên mặt phẳng (P) thuộc đường thẳng nối tâm Mặt Trời và tâm Trái Đất.

Đáp án chuẩn:

a) hình chiếu của trục Trái Đất có phương không đổi.

b) có hai vị trí thuộc quỹ đạo, ứng với hai thời điểm trong năm mà hình chiếu của trục Trái Đất trên (P) thuộc đường thẳng nối tâm Mặt Trời và tâm Trái Đất.

Bài 3: Cho đường thẳng Δ vuông góc với mặt phẳng (P). Khi đó, với một đường thẳng a bất kì, góc giữa a và (P) có mối quan hệ gì với góc giữa a và Δ? 

Đáp án chuẩn:

Trường hợp 1. Đường thẳng a không vuông góc với (P) và cắt (P) tại một điểm. 

=> Góc giữa a và  phụ với góc giữa a và (P). 

Trường hợp 2: a vuông góc với (P). 

a//Δ và (a,Δ)=0,(a,P)=90.  

Trường hợp 3: a song song hoặc thuộc (P).

Khi đó, a⊥Δ và (a,Δ)=90,(a,P)=0.

Như vậy kết luận đã nêu trong trường hợp 1 cũng đúng đối với cả hai trường hợp sau. 

3. BÀI TẬP

Bài 7.10: Cho hình chóp S.ABC có SA⊥(ABC), tam giác ABC vuông tại B.

a) Xác định hình chiếu của điểm S trên mặt phẳng (ABC).

b) Xác định hình chiếu của tam giác SBC trên mặt phẳng (ABC).

c) Xác định hình chiếu của tam giác SBC trên mặt phẳng (SAB).

Đáp án chuẩn:

a) A 

b) tam giác ABC

c) SB
Bài 7.11: Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD cạnh a, SA⊥(ABCD) và SA= a2

a) Tính góc giữa SC và mặt phẳng (ABCD).

b) Tính góc giữa BD và mặt phẳng (SAC).

c) Tìm hình chiếu của SB trên mặt phẳng (SAC).

Đáp án chuẩn:

a) SCA=450

b) (BD,(SAC))=90

c) SO

Bài 7.12: Cho hình đóp S.ABC có SA. (ABC), Tam giác ABC vuông tại B, SA = AB = BC = a 

a) Xác định hình chiếu của A trên mặt phẳng (SBC)

b) Tính góc giữa SC và mặt phẳng (ABC).

Đáp án chuẩn:

a) D là hình chiếu của A trên (SBC).

b) (SC,(ABCD))=arctan⁡12

Bài 7.13: Cho điểm S nằm ngoài mặt phẳng (P), có hình chiếu H trên (P). Với mỗi điểm M bất kì (không trùng H) trên mặt phẳng (P), ta gọi đoạn thẳng SM là đường xiên, đoạn thẳng HM là hình chiếu trên (P) của đường xiên đó. Chứng minh rằng:

a) Hai đường xiên SM và SM' bằng nhau khi và chỉ khi hai hình chiếu HM và HM'
tương ứng của chúng bằng nhau;

b) Đường xiên SM lớn hơn đường xiên SM' nếu hình chiều HM lớn hơn hình chiều HM'.

Đáp án chuẩn:

a) hai đường xiên SM=SM' khi và chỉ khi hai hình chiếu HM=HM'.

b) SM>SM'

Bài 7.14: Trong một khoảng thời gian đầu kể từ khi cắt cánh, máy bay bay theo một đường thẳng. Góc cất cảnh của nó là góc giữa đường thẳng đó và mặt phẳng nằm ngang nơi cất cành. Hai máy bay cất cảnh và bay thẳng với cùng độ lớn vận tốc trong 5 phút đầu, với các góc cất cánh lần lượt là 10°, 15°. Hỏi sau 1 phút kể từ khi cất cảnh, máy bay nào ở độ cao so với mất t (phẳng, nằm ngang) lớn hơn?

Chú ý. Độ cao của máy bay so với mặt đất là khoảng cách từ máy bay (coi là một điểm) đến hình chiếu của nó trên mặt đất

Đáp án chuẩn:

Sau 1 phút cả 2 máy bay cùng bay được quãng đường dài: s=v(m)

Máy bay 1: h1=s.10o =v.sin10o

Máy bay 2: h1=s.15o =v.sin15o

Bài 7.15: Hãy nêu cách đo góc giữa đường thẳng chứa tia sáng mặt trời và mặt phẳng nằm ngang tại một vị trí và một thời điểm.

Chú ý. Góc giữa đường thẳng chứa tia sáng mặt trời lúc giữa trưa với mặt phẳng nằm ngang tại vị trí đó được gọi là góc Mặt Trời. Giữa trưa là thời điểm ban ngày mà tâm Mặt Trời thuộc mặt phẳng chứa kinh tuyến đi qua điểm đang xét. Góc Mặt Trời ảnh hưởng tới sự hấp thụ nhiệt từ Mặt Trời của Trái Đất, tạo nên các mùa trong năm trên Trái Đất.

Đáp án chuẩn:

Giả sử một cột AB, bóng của cột AB là AM.

Khi đó BMA=ABAM => BAM