Giải bài tập Bài 3 trang 115 Toán 11 Tập 2 | Toán 11 - Cánh diều
Hướng dẫn giải chi tiết từng bước bài tập Bài 3 trang 115 Toán 11 Tập 2. Bài 6: Hình lăng trụ đứng. Hình chóp đều. Thể tích của một số hình khối. Toán 11 - Cánh diều
Đề bài:
Cho hình lăng trụ đứng ABCD.A’B’C’D’ có đáy ABCD là hình vuông cạnh a. Góc giữa đường thẳng AC’ và mặt phẳng (ABCD) bằng 60°.
a) Chứng minh rằng hai mặt phẳng (ACC’A’) và (BDD’B’) vuông góc với nhau.
b) Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và C’D’.
Đáp án và cách giải chi tiết:
a) Ta có ABCD.A’B’C’D’ là hình lăng trụ đứng nên BB’ ⊥ (ABCD).
Mà AC ⊂ (ABCD) nên BB’ ⊥ AC.
Do ABCD là hình vuông nên AC ⊥ BD.
Ta có: AC ⊥ BB’, AC ⊥ BD và BB’ ∩ BD = B trong (BDD’B’).
Suy ra AC ⊥ (BDD’B’).
Hơn nữa AC ⊂ (ACC’A’).
Từ đó, ta có (ACC’A’) ⊥ (BDD’B’).
b) Vì ABCD.A’B’C’D’ là hình lăng trụ đứng nên C’D’DC là hình chữ nhật.
Do đó CD // C’D’.
Mà CD // AB (do ABCD là hình vuông) nên AB // C’D’.
Khi đó, d(AB, C’D’) = d(B, C’D’). (1)
Vì ABCD.A’B’C’D’ là hình lăng trụ đứng và đáy ABCD là hình vuông nên A’B’C’D’ cũng là hình vuông.
Do đó C’D’ ⊥ B’C’.
Ta có: C’D’ ⊥ B’C’;
C’D’ ⊥ C’C (do C’D’DC là hình chữ nhật);
B’C’ ∩ C’C = C’ trong (BCC’B’).
Suy ra C’D’ ⊥ (B’C’CB).
Mà BC’ ⊂ (B’C’CB) nên C’D’ ⊥ BC’.
Khi đó d(B, C’D’) = BC’. (2)
Từ (1) và (2) ta có: d(AB, C’D’) = BC’.
Do ABCD.A’B’C’D’ là hình lăng trụ đứng nên C’C ⊥ (ABCD).
Khi đó AC là hình chiếu của AC’ trên (ABCD).
Suy ra góc giữa đường thẳng AC’ và mặt phẳng (ABCD) bằng 
.
Áp dụng định lí Pythagore vào tam giác ABC vuông tại B có:
AC2 = AB2 + BC2 = a2 + a2 = 2a2.
Suy ra 
Ta có: C’C ⊥ (ABCD) và AC ⊂ (ABCD) nên C’C ⊥ AC.
Xét tam giác C’AC vuông tại C (do C’C ⊥ AC) có: 
Do đó 
Do ABCD.A’B’C’D’ là hình lăng trụ đứng nên B’C’CB là hình chữ nhật.
Suy ra C’C ⊥ BC.
Áp dụng định lí Pythagore vào tam giác C’CB vuông tại C (vì C’C ⊥ BC) có:
BC’2 = CC’2 + BC2
Suy ra 
Do đó 
Vậy khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và C’D’ bằng 
.
Nguồn: giaitoanhay.com
Tổng số đánh giá:
Xếp hạng: / 5 sao