Giải bài tập 3.19 trang 80 chuyên đề Toán 11 Kết nối

3.19. Trong không gian cho điểm A và ba mặt phẳng đôi một vuông góc $(P_{1})$, $(P_{2})$ và $(P_{3})$ giao nhau tại O. Gọi $A_{1}$, $A_{2}$, $A_{3}$ lần lượt là hình chiếu vuông góc của A trên các mặt phẳng $(P_{1})$, $(P_{2})$ và $(P_{3})$. Gọi M, N, P lần lượt là chân đường vuông góc hạ từ A xuống các giao tuyến của $(P_{1})$ và  $(P_{2})$, $(P_{2})$ và $(P_{3})$, $(P_{3})$ và $(P_{1})$.

a) Chứng minh $OA^{2}=OM^{2}+ON^{2}+OP^{2}$.

b) Áp dụng ý a để chứng minh $OA=\sqrt{\frac{OA_{1}^{2}+OA_{2}^{2}+OA_{3}^{2}}{2}}$.

Sử dụng kết quả trên để tính độ dài của một đoạn thẳng mà ba hình chiếu có độ dài lần lượt là 1 cm, 2 cm và 3 cm.


Trong không gian cho điểm A và ba mặt phẳng đôi một vuông góc $(P_{1})$, $(P_{2})$ và $(P_{3})$ giao nhau tại O.

a) Tam giác OMA vuông tại M có: $OA^{2}=OM^{2}+AM^{2}$ (1)

Tam giác ONA vuông tại N có: $OA^{2}=ON^{2}+AN^{2}$ (2)

Tam giác OPA vuông tại P có: $OA^{2}=OP^{2}+AP^{2}$ (3)

Cộng hai vế của (1)(2)(3) ta có: 

$3OA^{2}=(OM^{2}+ON^{2}+OP^{2})+(AM^{2}+AN^{2}+AP^{2})$ 

Ta chứng minh được: $AM^{2}+AN^{2}+AP^{2}=2OA^{2}$. (4)

Suy ra: $OA^{2}=OM^{2}+ON^{2}+OP^{2}$. 

b) Vì AM vuông góc OM, OM // $AA_{3}$ nên AM vuông góc $AA_{3}$

Mà $AA_{3}$ vuông góc với $OA_{3}$ 

Suy ra: AM // $OA_{3}$, và $AA_{3}$ // OM nên $AMOA_{3}$ là hình bình hành.

Do đó: AM = $OA_{3}$.

Chứng minh tương tự: AN = $OA_{1}$, AP = $OA_{2}$

Thay kết quả trên vào (4) ta được: $OA_{3}^{2}+OA_{1}^{2}+OA_{2}^{2}=2OA^{2}$

Suy ra $OA=\sqrt{\frac{OA_{1}^{2}+OA_{2}^{2}+OA_{3}^{2}}{2}}$.

Ta có: OA = $\sqrt{\frac{1^{2}+2^{2}+3^{2}}{2}}=\sqrt{7}$


Bình luận

Giải bài tập những môn khác