Bài giảng môn Toán lớp 12 - Ôn tập: Phương pháp tọa độ trong không gian

Thi ®ua dËy thËt tètHƯ thèng kiÕn thøc h×nh häc ch­¬ng 3Ôn tập: Phương pháp tọa độ trong không gian Góc giữa hai đường thẳng Khoảng cách giữa hai đường thẳngchéo nhau Khoảng cách từ một điểm đến mặt phẳng° Phương trình mặt phẳng Góc giữa hai mặt phẳng Thể tích khối tứ diện, diện tích tam giác. Khoảng cách từ một điểm đến đường thẳng Phương trình mặt cầu Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng Phương trình đường thẳng Phương pháp tọa độBài toán 1Bài toán 2Bài toán 3Bài toán 4, 5 Phương trình mp theo đoạn chắn Cho tam giác ABC vuông cân tại A, AB = a. Trên đường thẳng vuông góc với mp(ABC) tại A, lấy điểm D sao cho AD = . Gọi I là trung điểm của BC. a) Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AC và DI. b) Tính góc giữa hai mp(ABC) và mp(DBC). c) Tính góc giữa hai đường thẳng AC và DI. d) Tính thể tích khối tứ diện ABCD. e) Tính khoảng cách từ A đến mp(BCD) Bài toán 1:Phương trình mặt phẳng () đi qua điểm M0(x0; y0; z0) và có một vectơ pháp tuyến có dạng: A(x - x0) + B(y - y0) + C(z - z0) = 0 M(x0, y0, z0)Định lí: Giả sử mặt phẳng () có một cặp VTCP là: thì mp () có một VTPT là: Cho đường thẳng  qua điểm M0, có vectơ chỉ phương và một điểm M1. Khoảng cách từ điểm M1 đến đường thẳng  được tính theo công thức: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho đường thẳng d. Ta có thể xem d là giao tuyến của hai mặt phẳng () và (') lần lượt có phương trình là: Ax + by + Cz + D = 0 và A'x + By + C'z + D = 0, (Với A2 + B2 + C2  0, A'2 + B'2 + C'2  0, A : B : C  A' : B' : C’). Phương trình tổng quát của đường thẳng d có dạng: Phương trình tham số của đường thẳng d đi quađiểm M0(x0; y0; z0) có vectơ chỉ phương là: (a2 + b2 + c2  0) với t là tham số. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz cho điểm M0(x0; y0; z0) và một mặt phẳng (): Ax + By + Cz + D = 0. Gọi d(M0; ()) là khoảng cách từ điểm M0 đến mặt phẳng (). Cho hai đường thẳng  và ' chéo nhau. Đường thẳng  qua điểm M0, có vectơ chỉ phương . Đường thẳng ' qua điểm ,có vectơ chỉ phương Khoảng cách giữa hai đường thẳng  và ' được tính theo công thức: .Cho hai đường thẳng: : có VTCP và ': có VTCP . Góc  giữa hai đường thẳng  và ' được tính: * Chú ý:   '   aa' + bb' + cc' = 0 = 0 Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng () và (') có phương trình tổng quát lần lượt là:(): Ax + By + Cz + D = 0, ('): A'x + B'y + C'z + D' = 0.Khi đó vectơ lần lượt là VTPT của() và ('). Góc  giữa hai mặt phẳng () và (') được tính theo công thức: * Chú ý: Hai mặt phẳng vuông góc nhau khi và chỉ khi hai vectơ pháp tuyến vuông góc với nhau. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng () và đường thẳng  lần lượt có phương trình: (): Ax + By + Cz + D = 0, : Góc  giữa đường thẳng  và mặt phẳng () được tính:* Chú ý:  // ()  Aa + Bb + Cc = 0 (00    900)Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , phương trình mặt cầu (S) có tâm I(a; b; c), bán kính R có dạng:(x - a)2 + (y - b)2 + (z - c)2 = R2.Ngược lại, phương trình:x2 + y2 + z2 + 2Ax + 2By + 2Cz + D = 0 với A2 + B2 + C2 - D > 0 là phương trình mặt cầu có tâmI(-A; -B; -C) và có bán kính R = .°Thể tích khối tứ diện ABCD được tính bởi công thức: °Diện tích tam giác ABC được tính bởi công thức: SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TOẠ ĐỘ GIẢI TOÁN HÌNH KHÔNG GIANPHƯƠNG PHÁP: Bước 1: Chọn hệ trục toạ độ Oxyz thích hợp (chú ý đến vị trí của gốc O) Bước 2: Xác định toạ độ các điểm có liên quan (có thể xác định toạ độ tất cả các điểm hoặc một số điểm cần thiết). Khi xác định tọa độ các điểm ta có thể dựa vào: + Ý nghĩa hình học của tọa độ điểm (khi các điểm nằm trên các trục tọa độ, mặt phẳng tọa độ). + Dựa vào các quan hệ hình học như bằng nhau, vuông góc, song song, cùng phương, thẳng hàng, điểm chia đọan thẳng để tìm tọa độ. + Xem điểm cần tìm là giao điểm của đường thẳng, mặt phẳng. + Dựa vào các quan hệ về góc của đường thẳng, mặt phẳng. Cho hình thang vuông góc ở A và D, AB = AD = a, DC = 2a. Trên đường vuông góc với mp(ABCD) tại D, lấy điểm S sao cho SD = a. a) Các mặt bên của hình chóp S.ABCD là hình gì? b) Tính d(D, (SAC)), d(AB, SC). c) Xác định tâm I và bán kính R của mặt cầu qua S, B, C, D.Bài toán 2:Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ có cạnh bằng a. a) Chứng minh rằng A’C vuông góc với mp(AB’D’). b) Chứng minh rằng giao điểm của A’C và mp(AB’D’) là trọng tâm của tam giác AB’D’. c) Tìm khoảng cách giữa hai mặt phẳng (AB’D’) và (C’BD). d) Tìm cosin của góc tạo bởi hai mặt phẳng (DA’C) và (ABB’A’).Bài toán 3:Bài 4: Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh a và cạnh bên SA vuông góc với mặt phẳng đáy (ABC). Tính khoảng cách từ điểm A tới mặt phẳng (SBC) theo a, biết rằng SA =Bài 5: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, SA vuông góc với mặt phẳng (ABCD) và SA = a. Gọi E là trung điểm của cạnh CD. Tính theo a khoảng cách từ điểm S đến đường thẳng BE.  Nếu mặt phẳng () cắt các trục Ox, Oy, Oz lần lượt tại các điểm A(a; 0; 0), B(0; b; 0), C(0; 0; c) thì phương trình của nó có dạng: (phương trình theo đoạn chắn).