Chuyên đề góc và khoảng cách trong không gian – Nguyễn Nhanh Tiến

Tài liệu gồm 66 trang được biên soạn bởi thầy Nguyễn Hữu Nhanh Tiến hướng dẫn phương pháp giải các dạng toán chuyên đề góc và khoảng cách trong không gian.

109 55 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Chủ đề: Chương 7: Quan hệ vuông góc trong không gian (KNTT)

Môn: Toán 11

Thông tin:

66 trang 9 tháng trước

Tác giả:

Profile Kim Oanh
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Hướng tới kì thi THPTQG 2019
GÓC - KHOẢNG CÁCH
§1. Các dạng toán liên quan đến tính Góc
1. 1 Góc giữa hai đường thẳng
Góc giữa hai đường thẳng a và b trong không gian là góc giữa hai đường thẳng a
0
và b
0
cùng đi qua
một điểm và lần lượt song song với a và b.
a
a
0
b
b
0
O
L Để xác định góc giữa hai đường thẳng a và b ta có thể lấy điểm O thuộc một trong hai đường
thẳng đó rồi vẽ một đường thẳng qua O và song song với đường thẳng còn lại.
L Nếu
#»
u và
#»
v lần lượt là vec-tơ chỉ phương của a và b, đồng thời (
#»
u ,
#»
v ) = α thì góc giữa hai
đường thẳng a và b bằng α nếu 0
◦
≤ α ≤ 90
◦
và bằng 180
◦
− α nếu 90
◦
< α ≤ 180
◦
.
L Nếu a và b là hai đường thẳng song song hoặc trùng nhau thì góc giữa chúng bằng 0
◦
.
!
Xác định góc giữa hai đường thẳng trong không gian. Ta thường có hai phương pháp để giải
quyết cho dạng toán này.
¹ Phương pháp 1: Sử dụng định nghĩa góc giữa hai đường thẳng, kết hợp sử dụng hệ thức
lượng trong tam giác (định lý cos, công thức trung tuyến).
¹ Phương pháp 2: Sử dụng tích vô hương của hai vec-tơ.
Ví dụ 1.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 1 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Cho tứ diện ABCD có AB vuông góc với mặt phẳng
(BCD). Biết tam giác BCD vuông tại C và AB =
a
√
6
2
,
AC = a
√
2, CD = a. Gọi E là trung điểm của AC (tham
khảo hình vẽ bên). Góc giữa hai đường thẳng AB và DE
bằng
A. 45
◦
. B. 60
◦
. C. 30
◦
. D. 90
◦
.
B D
E
A
C
Hướng dẫn giải:
Gọi I là trung điểm của BC, suy ra EI k AB.
Khi đó (AB, DE) = (EI, ED) =
[
IED.
Ta có
DC ⊥ BC (giả thiết)
DC ⊥ AB (AB ⊥ (BCD))
⇒ DC ⊥ (ABC),
suy ra DC vuông góc với EC. Do đó
DE
2
= CD
2
+ EC
2
= CD
2
+
AC
2
4
=
3a
2
2
⇒ DE =
a
√
6
2
.
Ta có IE =
AB
2
=
a
√
6
4
và BC
2
= AC
2
− AB
2
=
a
2
2
.
Tam giác ICD vuông tại C nên
DI
2
= CD
2
+ IC
2
= CD
2
+
BC
2
4
=
9a
2
8
.
B D
E
A
C
I
Áp dụng định lý cô-sin cho tam giác IDE, ta có
cos
[
IED =
IE
2
+ DE
2
− CD
2
2IE · DE
=
3a
2
8
+
3a
2
2
−
9a
2
8
2 ·
a
√
6
4
·
a
√
6
2
=
1
2
⇒
[
IED = 60
◦
.
Vậy góc giữa hai đường thẳng AB và DE bằng 60
◦
.
!
Có thể chứng minh EI vuông góc với mặt phẳng (BCD), suy ra tam giác EID vuông tại I để
tính góc
[
IED đơn giản hơn mà không cần sử dụng định lý cô-sin.
Ví dụ 2. Cho tứ diện ABCD có AB vuông góc với mặt phẳng (BCD). Biết tam giác BCD
vuông tại C và AB =
a
√
6
2
, AC = a
√
2, CD = a. Gọi E là trung điểm của AD (tham khảo
hình vẽ dưới đây).
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 2 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
B D
E
C
A
Góc giữa hai đường thẳng AB và CE bằng
A. 60
◦
. B. 45
◦
. C. 30
◦
. D. 90
◦
.
Hướng dẫn giải:
Gọi F là trung điểm của BD, suy ra EF k AB nên
(AB, CE) = (EF, CE).
Do AB ⊥ (BCD) nên EF ⊥ (BCD), suy ra 4EF C
vuông tại F .
Mặt khác
CD ⊥ BC
CD ⊥ AB
⇒ CD ⊥ AC.
Ta có EF =
1
2
AB =
a
√
6
4
, AD =
√
AC
2
+ CD
2
= a
√
3.
4ACD vuông tại C và có E là trung điểm của AD nên
CE =
1
2
AD =
a
√
3
2
.
cos
[
CEF =
EF
EC
=
√
2
2
⇒
[
CEF = 45
◦
.
Vậy (AB, CE) = (EF, CE) =
[
CEF = 45
◦
.
B D
E
C
F
A
Ví dụ 3.
Cho hình lăng trụ đứng tam giác ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy ABC là tam
giác cân AB = AC = a,
[
BAC = 120
◦
, cạnh bên AA
0
= a
√
2. Tính
góc giữa hai đường thẳng AB
0
và BC (tham khảo hình vẽ bên).
A. 90
◦
. B. 30
◦
. C. 45
◦
. D. 60
◦
.
B
C
B
0
C
0
A
A
0
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 3 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Dựng AP sao cho song song và bằng với CB như hình vẽ.
Suy ra (BC, AB
0
) = (AP, AB
0
) .
Ta có AP = CB = a
√
3.
Ta lại có AB
0
=
√
B
0
B
2
+ AB
2
= a
√
3;
B
0
P =
√
B
0
B
2
+ P B
2
= a
√
3.
Vậy 4AP B
0
đều nên (BC, AB
0
) = (AP, AB
0
) = 60
◦
.
B
0
C
C
0
A
A
0
BP
Ví dụ 4.
Cho tứ diện đều ABCD có M là trung điểm của cạnh CD
(tham khảo hình vẽ), ϕ là góc giữa hai đường thẳng AM và
BC. Giá trị cos ϕ bằng
A.
√
3
6
. B.
√
3
4
.
C.
√
2
3
. D.
√
2
6
.
M
A
B
C
D
Hướng dẫn giải: Giả sử cạnh của tứ diện đều bằng a.
Ta có:
# »
CB.
# »
AM =
# »
CB · (
# »
CM −
# »
CA) =
# »
CB ·
# »
CM −
# »
CB ·
# »
CA
= CB · CM · cos
\
ACM − CB · CA · cos
[
ACB = −
a
2
4
.
cos ϕ =
cos
Ä
# »
BC,
# »
AM
ä
=
# »
BC ·
# »
AM
BC · AM
=
√
3
6
.
Ví dụ 5.
Cho tứ diện ABCD có AB vuông góc với mặt phẳng (BCD).
Biết tam giác BCD vuông tại C và AB =
a
√
6
2
, AC = a
√
2,
CD = a. Gọi E là trung điểm của AD (tham khảo hình vẽ
bên).
Góc giữa hai đường thẳng AB và CE bằng
A. 45
◦
. B. 60
◦
.
C. 30
◦
. D. 90
◦
.
A
E
B D
C
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 4 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi H là trung điểm của BD. Khi đó EH k AB và EH ⊥ (BCD).
Góc giữa AB và CE bằng góc giữa EH và EC và bằng
\
HEC.
Ta có EH =
1
2
AB =
a
√
6
4
, BC =
√
AC
2
− AB
2
=
a
√
2
2
,
CH
2
=
2(CB
2
+ CD
2
) − BD
2
4
=
3a
2
8
⇒ CH =
a
√
6
4
.
Vì tan
\
HEC =
CH
EH
=
a
√
6
4
÷
a
√
6
4
= 1 nên
\
HEC = 45
◦
.
Vậy góc giữa AB và CE bằng 45
◦
.
A
E
B D
C
H
Ví dụ 6. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
. Góc giữa A
0
C
0
và D
0
C là
A. 120
◦
. B. 45
◦
. C. 60
◦
. D. 90
◦
.
Hướng dẫn giải:
Ta có A
0
C
0
k AC nên
(A
0
C
0
, D
0
C) = (D
0
C, AC) .
Dễ thấy tam giác ACD
0
là tam giác đều nên
\
D
0
CA = 60
◦
, do đó
(A
0
C
0
, D
0
C) = (D
0
C, AC) = 60
◦
.
A
BC
D
A
0
D
0
C
0
B
0
Ví dụ 7. Cho hình chóp S.ABC có SA = SB = SC = AB = AC = 1, BC =
√
2. Tính góc
giữa hai đường thẳng AB, SC.
A. 45
◦
. B. 120
◦
. C. 30
◦
. D. 60
◦
.
Hướng dẫn giải:
Ta có AB
2
+ AC
2
= 2 = BC
2
⇒ ∆ABC vuông tại A.
cos
Ä
# »
AB,
# »
SC
ä
=
# »
AB ·
# »
SC
# »
AB
·
# »
SC
=
# »
AB
Ä
# »
AC −
# »
AS
ä
1 · 1
=
# »
AB
# »
AC −
# »
AB
# »
AS
= 0 − 1 · 1 · cos 60
◦
= −
1
2
.
Suy ra
Ä
# »
AB,
# »
SC
ä
= 120
◦
.
Do đó góc giữa hai đường thẳng AB và SC
bằng 180
◦
− 120
◦
= 60
◦
.
C
B
S
A
√
2
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 5 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 8. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
cạnh a. Gọi M, N, P lần lượt là trung
điểm các cạnh AB, BC, C
0
D
0
. Xác định góc giữa hai đường thẳng MN và AP .
A. 60
◦
. B. 90
◦
. C. 30
◦
. D. 45
◦
.
Hướng dẫn giải:
Do AC song song với M N nên góc giữa hai đường thẳng MN và
AP bằng góc giữa hai đường thẳng AC và AP .
Tính được P C =
a
√
5
2
; AP =
3a
2
; AC = a
√
2.
Áp dụng định lý cosin cho 4ACP ta có
cos
[
CAP =
AP
2
+ AC
2
− P C
2
2AP · AC
=
9a
2
4
+ 2a
2
−
5a
2
4
2 ·
3a
2
· a
√
2
=
√
2
2
⇒
[
CAP = 45
◦
.
Vậy góc giữa hai đường thẳng M N và AP bằng 45
◦
.
P
A
0
B
B
0
M
C
C
0
N
A
D
D
0
Ví dụ 9. Cho hình chóp S.ABC có tất cả các cạnh đều bằng a. Gọi I, J lần lượt là trung
điểm của SA, BC. Tính số đo của góc hợp bởi IJ và SB.
A. 45
◦
. B. 30
◦
. C. 60
◦
. D. 90
◦
.
Hướng dẫn giải:
A C
B
S
I
JM
Gọi M là trung điểm của AB. Khi đó IM là đường trung bình của tam giác SAB nên IM k SB
và IM =
SB
2
=
a
2
. Tương tự MJ =
a
2
.
Mặt khác, dễ dàng chứng minh tam giác IBJ vuông tại J nên
IJ =
√
IB
2
− IB
2
=
Ã
Ç
a
√
3
2
å
2
−
a
2
2
=
a
√
2
2
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 6 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Tam giác IMJ có M I = MJ =
a
2
, IJ =
a
√
2
2
nên là tam giác vuông cân tại M. Suy ra
(IJ, SB) = (IJ, IM) =
[
MIJ = 45
◦
(do IM k SB).
Ví dụ 10. Tứ diện đều ABCD cạnh a, M là trung điểm của cạnh CD. Cô-sin của góc giữa
AM và BD là
A.
√
3
6
. B.
√
2
3
. C.
√
3
3
. D.
√
2
6
.
Hướng dẫn giải:
Gọi N là trung điểm của BC. Do M N k BD nên góc giữa AM và
BD bằng góc giữa AM và MN. Suy ra góc cần tìm là góc
\
AMN .
Ta có
cos
\
AMN =
MA
2
+ MN
2
− AN
2
2MA · M N
=
Ç
a
√
3
2
å
2
+
a
2
2
−
Ç
a
√
3
2
å
2
2 ·
a
√
3
2
·
a
2
=
√
3
6
.
D
M
B
C
N
A
Ví dụ 11. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a, cạnh bên SA vuông góc
với đáy, SA = a. Gọi M là trung điểm của SB. Góc giữa AM và BD bằng
A. 45
◦
. B. 30
◦
. C. 90
◦
. D. 60
◦
.
Hướng dẫn giải:
Cách 1. Ta có
2
# »
AM ·
# »
BD =
Ä
# »
AS +
# »
AB
ä
# »
BD =
# »
AB ·
# »
BD
= AB · BD · cos 135
◦
= −
a · a
√
2
√
2
2
= −a
2
.
Từ đó
cos
Ä
# »
AM;
# »
BD
ä
=
# »
AM ·
# »
BD
AM · BD
=
−
a
2
2
a
√
2
2
· a
√
2
= −
1
2
⇒
Ä
# »
AM;
# »
BD
ä
= 120
◦
.
Vậy góc giữa AM và BD bằng 60
◦
.
A
B
S
D
M
C
Cách 2. Chọn hệ trục tọa độ Oxyz với O trùng A, các tia Ox, Oy, Oz lần lượt trùng với các tia
AB, AD, AS. Không mất tính tổng quát, giả sử a = 1. Khi đó ta có tọa độ các điểm A(0; 0; 0),
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 7 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
B(1; 0; 0), D(0; 1; 0), S(0; 0; 1), M
Å
1
2
; 0;
1
2
ã
. Từ đó
# »
AM =
Å
1
2
; 0;
1
2
ã
,
# »
BD = (−1; 1; 0). Và
cos (AM; BD) =
cos
Ä
# »
AM;
# »
BD
ä
=
# »
AM ·
# »
BD
# »
AM
·
# »
BD
=
1
2
(−1) + 0 · 1 +
1
2
· 0
…
1
4
+ 0 +
1
4
·
√
1 + 1 + 0
=
1
2
⇒ (AM; BD) = 60
◦
.
Ví dụ 12. Cho tứ diện ABCD. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của các cạnh BC và AD.
Biết AB = CD = 2a, MN = a
√
3. Tính góc giữa hai đường thẳng AB và CD.
A. 45
◦
. B. 90
◦
. C. 60
◦
. D. 30
◦
.
Hướng dẫn giải:
Gọi P là trung điểm AC ⇒ M P k AB, MP =
1
2
AB = a và
NP k CD, N P =
1
2
CD = a.
(AB, CD) = (P M, P N ).
Ta có cos
\
MP N =
P M
2
+ P N
2
− MN
2
2P M · P N
=
a
2
+ a
2
− 3a
2
2a
2
= −
1
2
.
Từ đó suy ra
\
MP N = 120
◦
⇒ (AB, CD) = 60
◦
.
A
B
C
D
P
M
N
Ví dụ 13.
Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
(tham khảo hình vẽ
bên). Góc giữa hai đường thẳng AC và A
0
D bằng
A. 45
◦
. B. 30
◦
. C. 60
◦
. D. 90
◦
.
A
0
B
B
0
C
C
0
A
D
D
0
Hướng dẫn giải:
Ta có: AC k A
0
C
0
⇒ (AC, A
0
D) = (A
0
C
0
, A
0
D).
Mặt khác: A
0
C
0
= A
0
D = DC
0
= a
√
2 nên suy ra 4A
0
DC
0
đều.
Do đó (A
0
C
0
, A
0
D) = 60
◦
.
A
0
B
B
0
C
C
0
A
D
D
0
60
◦
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 8 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 14. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi tâm O, cạnh a, góc
\
BAD =
60
◦
, có SO vuông góc với mặt đáy và SO = a. Khoảng cách từ O đến mặt phẳng (SBC)
là
A.
a
√
57
19
. B.
a
√
57
18
. C.
a
√
45
7
. D.
a
√
52
16
.
Hướng dẫn giải:
Gọi H là hình chiếu của O trên BC, K là hình chiếu
của O trên SH. Khi đó ta có OK ⊥ (SBC) hay
d(O, (SBC)) = OK. Ta có
1
OK
2
=
1
SO
2
+
1
OH
2
=
1
SO
2
+
1
OB
2
+
1
OC
2
.
Do
\
BAD = 60
◦
nên
\
OBC = 60
◦
, suy ra OB =
a
2
,
OC =
a
√
3
2
. Thay vào đẳng thức trên ta được OK =
a
√
57
19
.
S
K
B
A
O
C
D
H
Ví dụ 15. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD đáy ABCD là hình vuông, E là điểm đối
xứng với D qua trung điểm SA. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của AE và BC. Góc giữa
hai đường thẳng MN và BD bằng
A. 90
◦
. B. 60
◦
. C. 45
◦
. D. 75
◦
.
Hướng dẫn giải:
Do D đối xứng với E qua trung điểm của SA nên SDAE
là hình bình hành, suy ra EA k SD. Ta có
# »
MN =
# »
AB +
# »
EC
2
=
# »
AB +
# »
ED +
# »
DC
2
=
# »
AB +
# »
AD +
# »
SD +
# »
DC
2
=
# »
AC +
# »
SC
2
.
S
E
I
B
A
C
D
M
N
O
Mà BD ⊥ AC và BD ⊥ SC (do BD ⊥ (SAC)) nên
# »
BD ·
# »
MN =
# »
BD ·
# »
AC +
# »
SC
2
= 0.
Vậy (MN, BD) = 90
◦
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 9 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 16.
Cho tứ diện đều ABCD. Gọi M là trung điểm cạnh BC
(tham khảo hình vẽ bên). Giá trị cô-sin của góc giữa hai
đường thẳng AB và DM bằng
A.
√
3
6
. B.
√
3
3
. C.
√
3
2
. D.
1
2
.
DB
M
C
A
Hướng dẫn giải:
Gọi N là trung điểm AC.
Gọi I là trung điểm MN .
Ta có
MN k AB
DI ⊥ MN
⇒ (AB, DM ) = (M N, DM).
Do vậy, cos(AB, DM ) = cos(M N, DM ) = cos
\
IM D.
Ta có
DM =
√
3
2
MI =
a
4
⇒ cos
\
IM D =
√
3
6
.
DB
M
C
A
N
I
Ví dụ 17.
Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A
0
B
0
C
0
có AB = a và
AA
0
=
√
2a. Góc giữa hai đường thẳng AB
0
và BC
0
bằng
A. 30
◦
. B. 90
◦
. C. 45
◦
. D. 60
◦
.
B
0
B
C
C
0
A
0
A
Hướng dẫn giải:
Gọi I, H lần lượt là trung điểm của AB
0
và A
0
C
0
. Khi đó IH là đường
trung bình của 4A
0
BC
0
nên IH k BC
0
⇒ (AB
0
, BC
0
) = (AB
0
, IH).
Ta có AB
0
= a
√
3, B
0
H =
a
√
3
2
, AH =
3a
2
nên B
0
H
2
+HA
2
= AB
0
2
,
hay 4HAB
0
vuông tại H.
IH =
AB
0
2
=
a
√
3
2
⇒ ∆B
0
IH đều, suy ra
(AB
0
, BC
0
) = (AB
0
, IH) =
\
B
0
IH = 60
◦
.
B
0
H
B
C
C
0
A
0
A
I
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 10 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 18. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A và S, SA
vuông góc với mặt phẳng đáy. Tính cô-sin góc giữa 2 đường thẳng SD và BC biết AD =
DC = a,AB = 2a, SA =
2
√
3a
3
.
A.
1
√
42
. B.
2
√
42
. C.
3
√
42
. D.
4
√
42
.
Hướng dẫn giải:
S
D C
A B
M
• Gọi M là trung điểm AB, ta có DM k BC. Do đó (BC, SD) = (DM, SD).
• Ta có SD
2
= SA
2
+ AD
2
=
4a
2
3
+ a
2
=
7a
2
3
⇒ SD =
a
√
7
√
3
.
SM
2
= SA
2
+ AM
2
=
4a
2
3
+ a
2
=
7a
2
3
⇒ SM =
a
√
7
√
3
.
DM
2
= AM
2
+ AD
2
= a
2
+ a
2
= 2a
2
⇒ DM = a
√
2.
• Ta có cos
\
SDM =
DS
2
+ DM
2
− SM
2
2 · DS · DM
=
7a
2
3
+ 2a
2
−
7a
2
3
2 ·
√
7a
3
· a
√
2
=
3
√
14
=
3
√
42
.
Ví dụ 19. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a, SA = a và vuông góc với
đáy. Gọi M là trung điểm của SB. Góc giữa hai đường thẳng AM và BD bằng
A. 30
◦
. B. 60
◦
. C. 45
◦
. D. 90
◦
.
Hướng dẫn giải:
Lấy N là trung điểm SD, suy ra MN k BD, dẫn tới
(AM, BD) = (AM, M N) =
\
AMN .
Vì SA ⊥ AB ⇒ AM =
SB
2
=
a
√
2
2
. Tương tự AN =
a
√
2
2
.
Lại có M N là đường trung bình của 4SBD nên ta có
MN =
BD
2
=
a
√
2
2
. Suy ra 4AMN là tam giác đều, nên
\
AMN = 60
◦
.
S
CB
A
M
D
N
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 11 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 20. Cho tứ diện SABC có SA, SB, SC đôi một vuông góc và SA = SB = SC = a.
Gọi M là trung điểm của BC. Tính góc giữa hai vec-tơ
# »
SM và
# »
AB.
Hướng dẫn giải:
L Cách 1:
Gọi α là góc giữa hai vec-tơ
# »
SM và
# »
AB, ta có cos α =
# »
SM ·
# »
AB
SM · AB
.
Có BC = AB =
√
SA
2
+ SB
2
= a
√
2, SM =
BC
2
=
a
√
2
2
.
Mặt khác ta có
# »
SM ·
# »
AB =
1
2
(
# »
SB +
# »
SC) · (
# »
SB −
# »
SA)
=
1
2
(
# »
SB
2
−
# »
SB ·
# »
SA +
# »
SC ·
# »
SB −
# »
SC ·
# »
SA) =
a
2
2
Vậy cos α =
a
2
2 · a
√
2 ·
a
√
2
2
=
1
2
⇒ α = 60
◦
.
L Cách 2:
Gọi N là trung điểm của AC, ta dễ dàng chứng minh được
4SMN đều.
Có (
# »
SM,
# »
AB) = (
# »
SM,
# »
NM ) = (
# »
MS,
# »
MN ) =
\
NM S = 60
◦
.
B
C
M
S
A
N
Ví dụ 21 (Thi thử, THPT chuyên KHTN Hà Nội, 2019). Cho tứ diện ABCD có
AB = CD = a. Gọi M , N lần lượt là trung điểm của AD và BC. Biết MN =
√
3a,
góc giữa hai đường thẳng AB và CD bằng
A. 45
◦
. B. 90
◦
. C. 60
◦
. D. 30
◦
.
Hướng dẫn giải:
Gọi P là trung điểm của AC. Khi đó, ta có
P M k CD, P N k AB. Suy ra góc giữa AB và CD bằng góc
giữa P M và P N.
Ta có P M =
CD
2
=
a
2
, P N =
AB
2
=
a
2
.
Xét tam giác P MN có
cos
\
MP N =
P M
2
+ P N
2
− MN
2
2 · P M · P N
=
a
2
4
+
a
2
4
−
3a
2
4
2 ·
a
2
·
a
2
= −
1
2
.
Suy ra
\
MP N = 120
◦
.
A
B
C
D
M
N
P
Suy ra góc giữa hai đường thẳng P M và P N bằng 180
◦
− 120
◦
= 60
◦
.
Vậy góc giữa hai đường thẳng AB và CD bằng 60
◦
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 12 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 22. Cho hình chóp S.ABC có SA = SB = SC = AB = AC = a
√
2 và BC = 2a.
Tính góc giữa hai đường thẳng AC và SB.
Hướng dẫn giải:
L Cách 1:
Ta có SAB và SAC là tam giác đều, ABC và SBC là tam
giác vuông cân cạnh huyền BC.
Gọi M , N , P lần lượt là trung điểm của SA, AB, BC, ta
có MN k SB, N P k AC nên (AC, SB) = (NP, MN ).
MN =
SB
2
=
a
√
2
2
, NP =
AC
2
=
a
√
2
2
.
AP = SP =
BC
2
= a, SA = a
√
2
Nên 4SAP vuông cân tại P ⇒ MP =
SA
2
=
a
√
2
2
.
Vậy 4MNP đều ⇒ (AC, SB) = (N P, NM) =
\
MN P =
60
◦
.
L Cách 2:
# »
AC ·
# »
SB = (
# »
SC −
# »
SA) ·
# »
SB =
# »
SC ·
# »
SB −
# »
SA ·
# »
SB
= 0 − SA · SB · cos
[
ASB = −a
2
.
cos(AC, SB) =
# »
AC ·
# »
SB
AC · SB
=
a
2
a
√
2 · a
√
2
=
1
2
⇒ (AC, SB) = 60
◦
.
B
C
P
S
A
M
N
1. 2 Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
Cho đường thẳng d và mặt phẳng (α).
A
O
H
d
d
0
ϕ
α
L Trường hợp đường thẳng d vuông góc với mặt phẳng (α) thì ta nói rằng góc giữa đường thẳng
d và mặt phẳng (α) bằng 90
◦
.
L Trường hợp đường thẳng d không vuông góc với mặt phẳng (α) thì góc giữa đường thẳng d và
hình chiếu d
0
của nó trên (α) gọi là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (α).
Để xác định góc giữa d và (P ), ta thường làm như sau
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 13 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
L Xác định giao điểm O của d và (P ).
L Lấy một điểm A trên d (A khác O). Xác định hình chiếu vuông góc (vuông góc) H của A
lên (P ). Lúc đó (d, (P )) = (d, d
0
) =
\
AOH.
!
Nếu ϕ là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (α) thì ta luôn có 0
◦
≤ ϕ ≤ 90
◦
.
Ví dụ 23. Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác vuông tại B, cạnh bên SA vuông góc
với mặt phẳng đáy, AB = 2a,
[
BAC = 60
◦
và SA = a
√
2. Góc giữa đường thẳng SB và mặt
phẳng (SAC) bằng
A. 45
◦
. B. 30
◦
. C. 60
◦
. D. 90
◦
.
Hướng dẫn giải:
Gọi H là hình chiếu vuông góc của B lên AC ⇒ BH⊥(SAC)
Xét tam giác ABH vuông tại H, ta có
sin
\
BAH =
BH
AB
⇒ BH = AB · sin 60
◦
= a
√
3
SB =
√
SA
2
+ AB
2
= a
√
6.
Xét tam giác SBH vuông tại H, ta có
sin
\
BSH =
BH
SB
=
1
√
2
⇒
\
BSH = 45
◦
Vậy [
\
SB, (SAC)] =
\
BSH = 45
◦
.
A
B
C
S
H
Ví dụ 24. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh a, SA ⊥ (ABC), SA =
a
√
2
2
. Tính góc α giữa SC và mặt phẳng (SAB).
A. α = 45
◦
. B. α = 30
◦
. C. α = 90
◦
. D. α = 60
◦
.
Hướng dẫn giải:
Gọi H là trung điểm AB ⇒ CH ⊥ AB mặt khác SA ⊥
CH ⇒ CH ⊥ (SAB) ⇒ (SC, (SAB)) =
[
HSC
SC =
√
SA
2
+ AC
2
= a
…
3
2
; CH =
a
√
3
2
⇒ sin
[
HSC =
HC
SC
=
√
2
2
⇒ α = 45
◦
.
A C
B
H
S
Ví dụ 25.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 14 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Cho hình trụ đều ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có tất cả các cạnh đều bằng
1 (tham khảo hình vẽ). Gọi ϕ là góc hợp bởi đường thẳng AC
0
với mặt phẳng (BCC
0
B
0
). Tính sin ϕ.
A. sin ϕ =
√
10
4
. B. sin ϕ =
√
6
4
.
C. sin ϕ =
√
3
4
. D. sin ϕ =
√
13
4
.
B
B
0
A
0
C
0
C
A
1
1
1
1
Hướng dẫn giải:
Gọi H là trung điểm của BC ta có ϕ =
\
AC
0
H.
Ta có AC
0
=
√
2, AH =
a
√
3
2
nên sin ϕ =
AH
AC
0
=
√
6
4
.
B
B
0
A
A
0
C
0
C
H
Ví dụ 26. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy ABC là tam giác vuông cân tại B.
Biết AB = a, BC
0
= a
√
2. Tính góc hợp bởi đường thẳng BC
0
và mặt phẳng (ACC
0
A
0
).
A. 90
◦
. B. 45
◦
. C. 60
◦
. D. 30
◦
.
Hướng dẫn giải:
• Gọi H là trung điểm của AC. Do tam giác ABC vuông cân tại
B nên BH ⊥ AC. Mặt khác ABC.A
0
B
0
C
0
là lăng trụ đứng nên
CC
0
⊥ BH. Do đó BH ⊥ (ACC
0
A
0
). Suy ra góc giữa BC
0
với mặt
phẳng (ACC
0
A
0
) là góc
\
BC
0
H.
• Ta có BC = AB = a nên AC = a
√
2.
Do đó HB =
1
2
AC =
a
√
2
2
.
• sin
\
BC
0
H =
HB
BC
0
=
1
2
nên
\
BC
0
H = 30
◦
.
A CH
B
0
C
0
B
A
0
Ví dụ 27.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 15 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông có
cạnh bằng a, cạnh bên SA vuông góc với mặt phẳng đáy
và SA = a. Gọi H, K lần lượt là hình chiếu vuông góc của
A trên SB, SD (hình vẽ bên). Gọi α là góc tạo bởi đường
thẳng SD và mặt phẳng (AHK), tính tan α.
A. tan α =
√
3. B. tan α =
√
2.
C. tan α =
1
√
3
. D. tan α =
√
3
2
.
A B
C
D
S
K
H
Hướng dẫn giải:
Gọi L là giao điểm của SC và (AHK).
Ta có AK ⊥ (SCD) và AH ⊥ (SBC) nên SC ⊥ (AKLH).
Do đó
(SD, (AHK)) = (SK, KL) =
[
SKL = α.
Xét 4SAC ta có
SA
2
= SL · SC ⇔ SL =
SA
2
SC
=
a
2
a
√
3
=
a
√
3
.
B
C
D
S
K
H
L
O
A
Mặt khác 4SLK ∼ 4SDC nên
LK
DC
=
SK
SC
⇔ LK =
SK · DC
SC
=
a
√
2
· a
a
√
3
=
a
√
6
.
Xét 4SLK ta có
tan α =
SL
KL
=
a
√
3
a
√
6
=
√
2.
Vậy tan α =
√
2.
1. 3 Góc giữa hai mặt phẳng
L Định nghĩa:
Góc giữa hai mặt phẳng là góc giữa hai đường
thẳng lần lượt vuông góc với hai mặt phẳng đó.
Hai mặt phẳng song song hoặc trùng nhau thì
góc giữa chúng bằng 0
◦
.
α
m
β
n
L Diện tích hình chiếu của một đa giác Cho đa giác H nằm trong mặt phẳng (α) có diện tích là
S và H
0
là hình chiếu vuông góc của H trên mặt phẳng (β). Khi đó diện tích S
0
của hình H
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 16 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
được tính theo công thức như sau:
S
0
= S · cos ϕ
với ϕ là góc giữa (α) và (β).
L Cách xác định góc của hai mặt phẳng cắt nhau
Bước 1. Tìm giao tuyến c của (α) và (β).
Bước 2. Tìm hai đường thẳng a, b lần lượt thuộc hai mặt phẳng và
cùng vuông góc với c tại một điểm.
Bước 3. Góc giữa (α) và (β) là góc giữa a và b.
I
c
a
b
α
β
Muốn tìm góc giữa hai mặt phẳng ta có thể tìm góc giữa hai nửa đường thẳng lần lượt nằm
trên hai mặt phẳng và vuông góc với giao tuyến của chúng.
Một số trường hợp thường gặp:
¹ Trường hợp 1: ∆ABC = ∆DBC.
B
C
I
A
D
Gọi I là chân đường cao của ∆ABC.
Nối DI. Vì ∆ABC = ∆DBC nên DI ⊥ BC.
⇒
\
((ABC), (DBC)) =
[
AID.
¹ Trường hợp 2: Xét góc giữa hai mặt phẳng (M AB) và (NAB) với 4M AB và 4NAB cân có
cạnh đáy AB.
A
B
I
M
N
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 17 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi I là trung điểm AB. Khi đó N I ⊥ AB và MI ⊥ AB.
⇒
\
((MAB), (NAB)) =
\
MIN.
¹ Trường hợp 3: Hai mặt phẳng cắt nhau (α) ∩ (β) = ∆.
I
B
A
Tìm giao tuyến ∆ của hai mặt phẳng.
Dựng AB có hai đầu mút nằm ở trên hai mặt phẳng và vuông góc với một mặt. (giả sử là (β)).
Chiếu vuông góc của A hoặc B lên ∆ là điểm I.
⇒
[
AIB là góc giữa hai mặt phẳng.
¹ Trường hợp 4: Nếu a ⊥ (α); b ⊥ (β) thì
\
((α), (β)) =
[
(a, b).
¹ Trường hợp 5: Trường hợp khó vẽ được góc giữa hai mặt phẳng thì có thể dùng công thức
phép chiếu diện tích đa giác.
Ví dụ 28.
Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có AB = a,
BC = a
√
2, AA
0
= a
√
3. Gọi α là góc giữa hai mặt phẳng
(ACD
0
) và (ABCD) (tham khảo hình vẽ dưới đây). Giá
trị tan α bằng
A.
2
√
6
3
. B.
√
2
3
. C. 2. D.
3
√
2
2
.
A
0
D
0
B
C
D
C
0
B
0
A
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 18 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Kẻ DO vuông góc với AC.
Mà ta có AC ⊥ DD
0
nên AC ⊥ D
0
O.
Do đó, [(ACD
0
), (ABCD)] = (D
0
O, DO) =
\
D
0
OD = α.
Xét tam giác ACD vuông tại D, đường cao DO, ta có
1
DO
2
=
1
AD
2
+
1
CD
2
=
1
2a
2
+
1
a
2
=
3
2a
2
,
suy ra DO =
a
√
6
3
.
Tam giác D
0
DO vuông tại D, ta có
tan α =
DD
0
DO
=
a
√
3
a
√
6
3
=
3
√
2
2
.
A
0
D
0
B
C
D
C
0
B
0
A
O
Ví dụ 29. Cho hình chóp S.ABC có SA vuông góc với đáy, SA = 2BC và
[
BAC = 120
◦
.
Hình chiếu của A trên các đoạn SB, SC lần lượt là M, N. Tính góc giữa hai mặt phẳng
(ABC)và (AM N).
A. 45
◦
. B. 15
◦
. C. 30
◦
. D. 60
◦
.
Hướng dẫn giải:
Đặt BC = a. Dựng đường kính AD của đường tròn ngoại
tiếp đáy.
Ta có
CD ⊥ AC
CD ⊥ SA
⇒ CD ⊥ (SAC) ⇒ CD ⊥ AN.
Mà AN ⊥ SC ⇒ AN ⊥ (SCD) ⇒ AN ⊥ SD.
Tương tự ta chứng minh SD ⊥ AM . Suy ra SD ⊥ (AMN)
lại có SA ⊥ (ABC) nên ((AHK), (ABC)) = (SD, SA) =
[
ASD.
Ta có AD =
BC
sin A
=
2a
√
3
3
.
tan
[
ASD =
AD
SA
=
2a
√
3
3
2a
=
√
3
3
⇒
[
ASD = 30
◦
.
S
M
C
A B
N
D
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 19 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 30. Cho hình chóp S.ABCD
có đáy là hình vuông cạnh a, cạnh bên
SA = a và vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi
M, N lần lượt là trung điểm SB và SD (tham
khảo hình vẽ), α là góc giữa hai mặt phẳng
(AMN ) và (SBD). Giá trị sin α bằng
A.
√
2
3
. B.
2
√
2
3
.
S
A B
C
M
N
D
C.
√
7
3
. D.
1
3
.
Hướng dẫn giải:
Gọi O là trung điểm của BD.
Gọi I = M N ∩ SO, P = AI ∩SC.
Ta có
SB ⊥ AM
BC ⊥ AM
⇒ AM ⊥ (SBC) ⇒ AM ⊥ SC.
Tương tự ta có AN ⊥ SC
Suy ra SC ⊥ (AMN )
Mặt khác
MN k BD
BD ⊥ (SAO)
⇔ MN ⊥ (SAO).
Suy ra góc giữa hai mặt phẳng (AMN ) và (SBD) là
góc giữa AI và SO hay là
‘
SIP = α.
Xét tam giác vuông SIP vuông tại P . Ta có.
SI =
1
2
SO =
√
6
4
a.
SP =
SA
2
SC
=
√
3
3
a (áp dụng hệ thức lượng cho tam
giác vuông SAC).
sin α =
SP
SI
=
2
√
2
3
.
O
I
P
S
A B
C
M
N
D
Ví dụ 31. Cho hình chóp S.ABCD có SA ⊥ (ABC), đáy ABC là tam giác vuông tại C.
Cho
[
ASC = 60
◦
,
[
BSC = 45
◦
, sin của góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SBC) bằng
A.
√
6
4
. B.
√
7
7
. C.
√
42
7
. D.
√
6
3
.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 20 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Dựng AE ⊥ SB, AF ⊥ SC. Dễ dàng chứng minh được SB ⊥
(AEF ).
Góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SBC) là góc
[
AEF .
Giả sử SA = 1 ⇒ SC = 2, BC = 2, AC =
√
3 và AB =
√
7, SB =
2
√
2.
Từ đó có AF =
√
3
2
, AE =
√
14
4
.
Tam giác AF E vuông tại F nên sin
[
F EA =
√
42
7
.
A
C
B
S
F
E
Ví dụ 32.
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a,
SA = a và vuông góc (ABCD). Gọi M là trung điểm
của BC (tham khảo hình vẽ bên). Tính côsin của góc
giữa hai mặt phẳng (SMD) và (ABCD).
A.
3
√
10
. B.
2
√
5
. C.
2
3
. D.
1
√
5
.
S
A
B
C
M
D
Hướng dẫn giải:
Kéo dài DM cắt AB tại E. Kẻ AH ⊥ DM
(H ∈ DM). Khi đó B là trung điểm của
AE ,góc
[
SHA là góc giữa (SM D) và đáy.
Ta có AH =
AD · AE
√
AD
2
+ AE
2
=
2a
√
5
.
tan
[
SHA =
SA
AH
=
√
5
2
⇒ cos
[
SHA =
1
1 + tan
2
[
SHA
=
2
3
.
B
S
A
H
C
E
M
D
Ví dụ 33. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn
đường kính AB = 2a, SA = a
√
3 và vuông góc với mặt phẳng (ABCD). Côsin của góc giữa
hai mặt phẳng (SAD) và (SBC) bằng
A.
√
2
2
. B.
√
2
3
. C.
√
2
4
. D.
√
2
5
.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 21 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi I là giao điểm của AD và BC.
Ta có
BD ⊥ AD
BD ⊥ SA
⇒ BD ⊥ (SAD).
Mà SI ⊂ (SAD) nên BD ⊥ SI.
Kẻ DE ⊥ SI tại E.
Ta có
SI ⊥ DE
SI ⊥ BD
⇒ SI ⊥ (BDE) ⇒ SI ⊥ BE.
Suy ra góc giữa (SAD) và (SBC) là góc giữa DE và
BE.
Tính: BD = a
√
3, sin
‘
AIS =
SA
SI
=
√
3
√
7
,
DE = DI · sin
‘
AIS =
a
√
3
√
7
,
BE =
√
BD
2
+ DE
2
=
2
√
6
√
7
.
Khi đó cos
\
BED =
DE
BE
=
a
√
3
7
·
√
7
2a
√
6
=
√
2
4
.
A
D
B
C
I
S
E
1. 4 Một số bài toán áp dụng phương pháp tọa độ trong không gian
Ví dụ 34 ( THPT Nghèn - Hà Tĩnh, 2019). Cho khối lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
.
Gọi M là trung điểm của AD, φ là góc giữa hai mặt phẳng (BMC
0
) và (ABB
0
A
0
). Khẳng
định nào dưới đây đúng?
A. cos φ =
3
4
.
B. cos φ =
4
5
.
C. cos φ =
1
3
.
D. cos φ =
2
3
.
A
B
M
D
0
C
0
A
0
D C
B
0
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 22 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
• Cách 1: Tính góc theo công thức diện tích hình chiếu.
Do ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
là hình lập phương ⇒ MA, CB, C
0
B
0
cùng
vuông góc với (ABB
0
A
0
) ⇒ 4M BC
0
có hình chiếu vuông góc lên
mặt phẳng (ABB
0
A
0
) là 4ABB
0
.
Ta có S
4ABB
0
= S
4MBC
0
· cos φ ⇒ cos φ =
S
4ABB
0
S
4MBC
0
.
Xét tam giác MBC
0
, ta có
MB =
√
MA
2
+ AB
2
=
a
2
4
+ a
2
=
√
5a
2
.
C
0
B =
√
2a.
MC
0
=
√
DM
2
+ DC
02
=
a
2
4
+ 2a
2
=
3
2
a.
A
B
M
D
0
C
0
A
0
D C
B
0
Đặt p =
MB + M C
0
+ BC
0
2
.
Áp dụng công thức Hê-rông ta có
S
4MBC
0
=
»
p(p − MC
0
)(p − MB)(p − BC
0
) =
3a
2
4
.
Mặt khác S
4ABB
0
=
a
2
2
⇒ cos φ =
S
4ABB
0
S
4MBC
0
=
1
2
a
2
:
3a
2
4
=
2
3
.
• Cách 2:Phương pháp tọa độ hóa.
Không mất tính tổng quát, ta giả sử AB = 1.
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz với các tọa độ các điểm như sau:
A
0
(0, 0; 0), B
0
(0; 1; 0), D
0
(1; 0; 0), A(0; 0; 1).
Khi đó ta có B(0; 1; 1), M
Å
1
2
; 0; 1
ã
, C
0
(1; 1; 0).
Ta có
# »
BC
0
= (1; 0; −1),
# »
BM =
Å
1
2
; −1; 0
ã
,
î
# »
BC
0
;
# »
BM
ó
=
Å
−1; −
1
2
; −1
ã
.
Từ đây suy ra véc-tơ pháp tuyến của các mặt phẳng (ABB
0
A
0
) và (BC
0
M) lần lượt là
#»
n
1
= (1; 0; 0),
#»
n
2
=
Å
1;
1
2
; 1
ã
.
Ta có cos φ =
|
#»
n
1
·
#»
n
2
|
|
#»
n
1
| · |
#»
n
2
|
=
1 · 1 + 0 ·
1
2
+ 0 · 1
√
1
2
+ 0
2
+ 0
2
·
1
2
+
Å
1
2
ã
2
+ 1
=
2
3
.
Vậy cos φ =
2
3
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 23 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
!
Ưu điểm của hai cách tính này là không phải dựng góc
a) Cách 1, mở tư duy vì thường ta chỉ chú ý việc chuyển bài toán tính diện tích thiết diện
thành bài toán tính góc mà ít khi nghĩ đến hướng ngược lại. Đặc biệt ở đây ta chỉ cần
“một phần thiết diện ” chính là 4BC
0
M. Việc tính diện tích tam giác này là khá đơn
giản.
b) Cách 2, nhấn mạnh việc tọa độ hóa bài toán liên quan đến hình lập phương là hướng đi
tốt. Không cần nhiều tư duy hình.
Ví dụ 35 (Thi thử, THPT Thiệu Hóa - Thanh Hóa, 2019). Cho hình lăng trụ đứng
ABC.A
0
B
0
C
0
có AB = AC = BB
0
= a,
[
BAC = 120
◦
. Gọi I là trung điểm của CC
0
. Tính
cosin của góc tạo bởi hai mặt phẳng (ABC) và (AB
0
I).
A.
√
2
2
. B.
3
√
5
12
. C.
√
30
10
. D.
√
3
2
.
Hướng dẫn giải:
B
0
C
0
B
A
0
C
A
I
x
y
A C
B
a
−
a
2
a
√
3
2
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz sao cho A ≡ O, C thuộc tia Ox, A
0
thuộc tia Oy và B thuộc góc phần
tư thứ II của mặt phẳng tọa độ Oxy.
Khi đó, A(0; 0; 0), B
Ç
−
a
2
;
a
√
3
2
; 0
å
, C(a; 0; 0), B
0
Ç
−
a
2
;
a
√
3
2
; a
å
, I
a; 0;
a
2
.
Ta có:
•
# »
AB =
Ç
−
a
2
;
a
√
3
2
; 0
å
và
# »
AC = (a; 0; 0) suy ra
#»
n
1
=
î
# »
AB,
# »
AC
ó
=
Ç
0; 0; −
a
2
√
3
2
å
.
•
# »
AB
0
=
Ç
−
a
2
;
a
√
3
2
; 0
å
và
# »
AI =
Ç
0; 0; −
a
2
√
3
2
å
suy ra
#»
n
2
=
î
# »
AB
0
,
# »
AI
ó
=
Ç
a
2
√
3
4
;
5a
2
4
; −
a
2
√
3
2
å
.
Hai mặt phẳng (ABC) và (AB
0
I) lần lượt nhận
#»
n
1
và
#»
n
2
làm véc-tơ pháp tuyến.
Gọi ϕ là góc giữa hai mặt phẳng (ABC) và (AB
0
I), ta có
cos ϕ = |cos(
#»
n
1
,
#»
n
2
)| =
|
#»
n
1
·
#»
n
2
|
|
#»
n
1
| · |
#»
n
2
|
=
√
30
10
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 24 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 36 ( Hà Huy Tập, 2019). Cho hình chóp S.ABCD. đáy là hình thang vuông tại A
và B, AB = BC = a, AD = 2a. Biết SA vuông góc với đáy (ABCD), SA = a. Gọi M , N lần
lượt là trung điểm SB, CD. Tính sin góc giữa đường thẳng MN và mặt phẳng (SAC).
A.
3
√
5
10
. B.
2
√
5
5
. C.
√
5
5
. D.
√
55
10
.
Hướng dẫn giải:
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz như hình vẽ. Ta có A(0; 0; 0),
S(0; 0; a), C(a; a; 0), D(0; 2a; 0),B(a; 0; 0), M
a
2
; 0;
a
2
,
N
Å
a
2
;
3a
2
; 0
ã
.
Ta có
î
# »
AS,
# »
AC
ó
= a
2
(−1; 1; 0), do đó mặt phẳng
(SAC) có véc-tơ pháp tuyến là (−1; 1; 0). Mặt khác
# »
MN = (0;
3a
2
; −
a
2
), suy ra đường thẳng MN có véc-tơ
chỉ phương (0; 3; −1).
Gọi ϕ là góc giữa đường thẳng MN và (SAC), ta có
sin ϕ =
|−1 · 0 + 1 · 3 + 0 · (−1)|
p
(−1)
2
+ 1
2
+ 0
2
·
p
0
2
+ 3
2
+ (−1)
2
=
3
√
5
10
.
A
B
D
C
z
S
M
x
N
y
Ví dụ 37 (Thi thử, Chuyên Sơn La). Cho lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy ABC là
tam giác cân với AB = AC = a và
[
BAC = 120
◦
, cạnh bên BB
0
= a, gọi I là trung điểm
CC
0
. Côsin góc giữa (ABC) và (AB
0
I) bằng:
A.
√
20
10
. B.
√
30. C.
√
30
10
. D.
√
30
5
.
Hướng dẫn giải:
B
C
B
0
C
0
I
O
A
A
0
x y
z
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 25 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi O là trung điểm BC, ta có:
BC
2
= AB
2
+ AC
2
− 2AB.AC cos 120
◦
= a
2
+ a
2
− 2a · a cos 120
◦
= 3a
2
⇒ BC = a
√
3.
Tam giác AOB vuông tại O có: AO =
√
AB
2
− BO
2
=
…
a
2
−
3
4
a
2
=
a
2
.
Chọn hệ trục Oxyz (như hình vẽ). Ta có:
A
a
2
; 0; 0
, B
0
Ç
0; −
√
3
2
a; a
å
, I
Ç
0;
√
3
2
a;
a
2
å
.
Mặt phẳng (ABC) có một VTPT
#»
k = (0; 0; 1).
# »
AB
0
=
Ç
−
a
2
; −
√
3
2
a; a
å
,
# »
AI =
Ç
−
a
2
;
√
3
2
a;
a
2
å
.
⇒
î
# »
AB
0
,
# »
AI
ó
=
Ç
−
3
√
3
4
a
2
; −
1
4
a
2
; −
√
3
2
a
2
å
= −
1
4
a
2
Ä
3
√
3; 1; 2
√
3
ä
.
Mặt phẳng (AB
0
I) có một VTPT
#»
n =
Ä
3
√
3; 1; 2
√
3
ä
.
cos ((ABC), (AB
0
I)) =
cos
Ä
#»
k ,
#»
n
ä
=
#»
k ·
#»
n
#»
k
· |
#»
n |
=
√
30
10
.
§2. Khoảng cách
2. 1 Khoảng cách từ một điểm tới một đường thẳng
Để tính khoảng cách từ điểm O tới đường thẳng (d), ta thực hiện các bước sau:
• Trong mặt phẳng (O; d), hạ OH ⊥ (d) tại H.
• Tính độ dài OH dựa trên các công thức về hệ
thức lượng trong tam giác, tứ giác và đường
tròn.
O
H
Ví dụ 1. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B, cạnh bên SA vuông
góc với đáy và SA = 2a, AB = BC = a. Gọi M là điểm thuộc AB sao cho AM =
2a
3
. Tính
khoảng cách d từ S đến đường thẳng CM.
A. d =
2a
√
110
5
. B. d =
a
√
10
5
. C. d =
a
√
110
5
. D. d =
2a
√
10
5
.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 26 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Trong (SM C) kẻ SH ⊥ MC tại H.
Có
MC ⊥ SH
MC ⊥ SA
⇒ MC ⊥ (SAH) ⇒ MC ⊥ AH.
Diện tích tam giác ABC là S
ABC
=
1
2
AB · BC =
a
2
2
·
Diện tích tam giác MBC là S
MBC
=
1
2
MB · BC =
a
2
6
·
⇒ S
AMC
= S
ABC
− S
MBC
=
a
2
2
−
a
2
6
=
a
2
3
·
Xét 4BM C ⇒ M C =
√
MB
2
+ BC
2
=
√
10a
3
·
Độ dài cạnh AH =
2S
AMC
MC
=
2a
√
10
10
·
B
H
CA
S
M
Xét 4AHS ⇒ SH =
√
AH
2
+ SH
2
=
a
√
110
5
·
Ví dụ 2. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có cạnh bằng a. Khoảng cách từ điểm A
đến đường thẳng B
0
D bằng
A.
a
√
3
2
. B.
a
√
6
3
. C.
a
√
6
2
. D.
a
√
3
3
.
Hướng dẫn giải:
Vì
AD ⊥ AB (ABCD là h.vuông)
AD ⊥ AA
0
(ADD
0
A
0
là h.vuông)
⇒ AD ⊥ (ABB
0
A
0
) ⇒ AD ⊥ AB
0
.
Trong 4ADB
0
vuông tại A ta vẽ đường cao AH.
Vậy AH = d (A, B
0
D).
Theo hệ thức lượng trong 4ADB
0
1
AH
2
=
1
AD
2
+
1
AB
02
=
1
a
2
+
1
2a
2
Suy ra AH =
a
√
6
3
.
C
0
D
0
H
A
0
A
B
0
B
C
A
0
D
Ví dụ 3. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh 1. Tam giác SAB đều
và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy (ABCD). Tính khoảng cách từ A đến (SCD).
A. 1. B.
√
21
7
. C.
2
√
3
3
. D.
√
2.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 27 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi H là trung điểm của AB ⇒ SH ⊥ (ABCD).
Gọi K là trung điểm của CD ⇒ HK ⊥ CD ⇒ CD ⊥ (SHK).
Trong mặt phẳng (SHK) dựng HI ⊥ SK ⇒ HI ⊥ (SCD).
Ta có AH k (SCD) ⇒ d (A, (SCD)) = d (H, SCD) = HI.
Tam giác SAB đều ⇒ SH =
√
3
2
và HK = 1.
Xét ∆SHK có
1
HI
2
=
1
SH
2
+
1
HK
2
⇒ HI =
√
21
7
.
KH
S
A
B C
D
I
Ví dụ 4. Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a, G là trọng tâm tam giác
ABC. Góc giữa mặt bên với đáy bằng 60
◦
. Khoảng cách từ điểm G đến mặt phẳng (SBC)
bằng
A.
a
2
. B.
a
4
. C.
3a
4
. D.
3a
2
.
Hướng dẫn giải:
Gọi I là trung điểm BC.
Trong mặt phẳng (SAI), kẻ GH ⊥ SI (1)
Ta có:
BC ⊥ AI
BC ⊥ SI
⇒ BC ⊥ (SAI) ⇒ BC ⊥ GH (2).
Từ (1), (2) ⇒ GH ⊥ (SBC) ⇒ d (G; (SBC)) = GH.
Có:
(SBC) ∩ (ABC) = BC
SI ⊥ BC
AI ⊥ BC
⇒ ((SBC); (ABC)) =
(SI; AI) =
‘
SIA =
‘
SIG = 60
◦
.
Ta có GI =
1
3
AI =
a
√
3
6
⇒ GH = GI sin 60
◦
=
a
√
3
6
·
√
3
2
=
a
4
.
S
A
G
B
C
I
H
Ví dụ 5. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B, SA vuông góc với
mặt đáy và SA = AB =
√
3. Gọi G là trọng tâm của tam giác SAB. Khoảng cách từ G đến
mặt phẳng (SBC) bằng
A.
√
6
3
. B.
√
6
6
. C.
√
3. D.
√
6
2
.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 28 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
A
B
G
C
M
S
Gọi M là trung điểm của SB ⇒ AM ⊥ SB (vì tam giác SAB cân).
Ta có
BC ⊥ AB
BC ⊥ SA
⇒ BC ⊥ (SAB) ⇒ BC ⊥ AM.
Và
AM ⊥ SB
AM ⊥ BC
⇒ AM ⊥ (SBC) ⇒ GM ⊥ (SBC) tại M.
Do đó d (G, (SBC)) = GM.
SB = AB
√
2 =
√
6, AM =
SB
2
=
√
6
2
⇒ GM =
AM
3
=
√
6
6
.
2. 2 Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng
Phương pháp
Cho mặt phẳng (α) và một điểm O, gọi H là hình chiếu vuông góc của
điểm O trên mặt phẳng (α). Khi đó khoảng cách OH được gọi là khoảng
cách từ điểm O đến mặt phẳng (α), kí hiệu d (O, (α)) = OH
O
M H
α
Tính chất 1. Nếu đường thẳng d song song với mặt phẳng (P ) thì khoảng cách từ mọi điểm trên
đường thẳng d đến mặt phẳng (P ) là như nhau.
Tính chất 2. Nếu
# »
AM = k
# »
BM thì d(A, (P )) = |k|d(B, (P )), trong đó (P ) là mặt phẳng đi qua
M.
Ví dụ 6. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông, AB = AC = a. Biết tam
giác SAB có
[
ABS = 60
◦
và nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt đáy. Tính khoảng cách
d từ điểm A đến mặt phẳng (SBC) theo a.
A. d =
a
√
21
7
. B. d = 3
√
3. C. d = 2a
√
3. D. d =
a
√
3
2
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 29 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ta có
CA ⊥ AB
(ABC) ⊥ (SAB)
(ABC) ∩ (SAB) = AB
⇒ CA ⊥ (SAB).
Kẻ AK ⊥ SB tại K và AH ⊥ CK tại H.
Ta có
SB ⊥ AK
SB ⊥ CA
⇒ SB ⊥ (ACK) ⇒ SB ⊥ AH.
Do
AH ⊥ CK
AH ⊥ SB
⇒ AH ⊥ (SBC) ⇒ d(A; (SBC)) = AH.
Xét 4ABK, ta có AK = AB · sin
\
ABK = a sin 60
◦
=
a
√
3
2
.
C
A
B
S
K
H
Xét 4ACK, ta có
1
AH
2
=
1
AK
2
+
1
AC
2
=
7
3a
2
⇒ AH =
a
√
21
7
.
Ví dụ 7.
Cho hình chóp tứ giác S.ABCD có đáy ABCD là
hình chữ nhật cạnh AB = a, AD = a
√
2, cạnh bên
SA vuông góc với mặt phẳng (ABCD), góc giữa
SC và mặt phẳng (ABCD) bằng 60
◦
. Gọi M là
trung điểm của cạnh SB (tham khảo hình vẽ). Tính
khoảng cách từ điểm M tới mặt phẳng (ABCD).
A. d (M, (ABCD)) =
a
2
.
B. d (M, (ABCD)) =
3a
2
.
C. d (M, (ABCD)) = 2a
√
3.
D. d (M, (ABCD)) = a
√
3.
A
B
C
D
M
S
Hướng dẫn giải: Do SA ⊥ (ABCD) suy ra góc giữa SC và đáy là
[
SCA = 60
◦
. (1)
Do ABCD là hình chữ nhật nên AC = a
√
3. (2)
Trong tam giác vuông SAC có SA = AC · tan 60
◦
= 3a.
Do M là trung điểm cạnh SB nên d(M, (ABCD)) =
1
2
d(S, (ABCD)) =
3a
2
.
Ví dụ 8. Cho hình chóp đều S.ABCD, cạnh đáy bằng a, góc giữa mặt bên và mặt đáy là
60
◦
. Tính khoảng cách từ điểm B đến mặt phẳng (SCD).
A.
a
4
. B.
a
√
3
4
. C.
a
√
3
2
. D.
a
2
.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 30 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Trong đó H là hình chiếu vuông góc của O lên (SCD), ta có
d (B; (SCD))
d (O; (SCD))
=
BD
OD
= 2 ⇒ d (B; (SCD)) = 2.d (O; (SCD)) = 2OH
Gọi I là trung điểm của CD ta có
SI ⊥ CD
OI ⊥ CD
⇒ ((SCD) ; (ABCD)) = (OI; SI) =
‘
SIO = 60
◦
.
Xét tam giác SOI vuông tại O ta có SO = OI. tan 60
◦
=
a
√
3
2
·
Do SOCD là tứ diện vuông tại O nên
1
OH
2
=
1
OC
2
+
1
OD
2
+
1
OS
2
=
2
a
2
+
2
a
2
+
4
3a
2
=
16
3a
2
·
⇒ OH =
a
√
3
4
⇒ d (B; (SCD)) =
a
√
3
2
·
A
B C
D
I
H
S
O
60
◦
Ví dụ 9. Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a, cạnh bên bằng 2a. Khoảng
cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC) bằng
A.
a
√
165
30
. B.
a
√
165
45
. C.
a
√
165
15
. D.
2a
√
165
15
.
Hướng dẫn giải:
Gọi O là tâm của tam giác đều ABC và H là trung điểm của BC.
Ta có SO =
√
SA
2
− AO
2
=
s
(2a)
2
−
Ç
2
3
·
a
√
3
2
å
2
=
a
√
33
3
.
Ta có SH =
√
SO
2
+ OH
2
=
s
Ç
a
√
33
3
å
2
+
1
3
·
Ç
a
√
3
2
å
2
=
a
√
15
2
.
Cách 1.
Tính V
S.ABC
=
1
3
· SO · S
4ABC
=
1
3
·
a
√
33
3
·
a
2
√
3
4
=
a
3
√
11
12
.
Vậy d[A, (SBC)] =
3V
S.ABC
S
4SBC
=
3 ·
a
3
√
11
12
1
2
·
a
√
15
2
· a
=
a
√
165
15
.
S
A
B
C
K
H
O
Cách 2.
Ta có
d[A, (SBC)]
d[O, (SBC)]
=
AH
OH
= 3. Trong (SAH) vẽ OK ⊥ SH.
Ta có
BC ⊥ AH
BC ⊥ SO
⇒ BC ⊥ (SAH) ⇒ BC ⊥ OK.
Mà OK ⊥ SH ⇒ OK ⊥ (SBC). Khi đó OK = d[O, (SBC)].
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 31 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Vì 4SOH vuông tại O có OK là đường cao
1
OK
2
=
1
SO
2
+
1
OH
2
=
1
11
3
a
2
+
1
a
2
12
⇒ OK =
a
√
165
45
.
Do đó d[A, (SBC)] = 3 ·
a
√
165
45
=
a
√
165
15
.
Ví dụ 10. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có cạnh bằng a. Khoảng cách từ điểm D
đến mặt phẳng (AD
0
B
0
) bằng
A.
a
√
3
3
. B.
a
√
2
2
. C.
a
√
6
6
. D. a.
Hướng dẫn giải:
Gọi O, O
0
lần lượt là tâm của các mặt (A
0
B
0
C
0
D
0
) và
ADD
0
A
0
.
Gọi H là hình chiếu vuông góc của A
0
lên AO.
Do A
0
B
0
C
0
D
0
là hình vuông nên A
0
C
0
⊥ B
0
D
0
(1)
AA
0
⊥ (A
0
B
0
C
0
D
0
) ⇒ AA
0
⊥ B
0
D
0
(2)
Từ (1) và (2) suy ra B
0
D
0
⊥ AA
0
O.
Kẻ A
0
H ⊥ AO (3)
Vì B
0
D
0
⊥ (AA
0
O) ⇒ B
0
D
0
⊥ AH (4)
Từ (3) và (4) suy ra A
0
H ⊥ (AB
0
D
0
)
⇒ A
0
H = d(A
0
, (AB
0
D
0
)).
A
B C
D
A
0
B
0
C
0
D
0
O
O
0
H
A
0
C
0
=
√
A
0
D
02
+ D
0
C
02
= a
√
2 ⇒ A
0
O =
A
0
C
0
2
=
a
√
2
2
.
Trong tam giác vuông AA
0
O có AH =
A
0
A · A
0
O
AC
=
A
0
A · A
0
O
√
A
0
A
2
+ A
0
O
2
=
a
√
3
3
.
Ta có : d (D, (AB
0
D
0
)) = d (A
0
, (AB
0
D
0
)) = A
0
H =
a
√
3
3
.
Vậy d (D, (AB
0
D
0
)) =
a
√
3
3
.
Ví dụ 11. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thoi tâm O cạnh AB = 2a
√
3, góc
\
BAD
bằng 120
◦
. Hai mặt phẳng SAB và SAD cùng vuông góc với đáy. Góc giữa mặt phẳng (SBC)
và (ABCD) bằng 45
◦
. Tính khoảng cách h từ O đến mặt phẳng (SBC).
A. h =
a
√
3
2
. B. h =
3a
√
2
4
. C. h =
a
√
2
3
. D. h = 3a.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 32 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Vì
(SAB) ⊥ (ABCD)
(SAD) ⊥ (ABCD)
⇒ SA ⊥ (ABCD). Từ giả
thiết ta suy ra ∆ABC đều và ∆SBC cân tại S.
Gọi M là trung điểm của BC. Ta có AM ⊥ BC và
SM ⊥ BC do đó ((SBC), (ABCD)) =
\
SMA = 45
◦
.
Gọi I là trung điểm của AM suy ra OI k BC ⇒
OI k (SBC). Do đó d (O, (SBC)) = d (I, (SBC)) .
Gọi H là hình chiếu vuông góc của I lên SM, ta có
d (I, (SBC)) = IH.
Vì ∆ABC đều và ∆SAM vuông cân nên
AM = SA =
2a
√
3 ·
√
3
2
= 3a ⇒ SM = 3a
√
2.
Vì ∆HIM ∼ ∆SAM nên IH =
IM · SA
SM
=
1
2
3a · 3a
3a
√
2
=
3a
√
2
4
.
A
D
B
C
S
120
◦
O
M
I
H
45
◦
Ví dụ 12.
Cho khối chóp S.ABCD có SA ⊥ (ABC), tam giác ABC đều cạnh
a và thể tích khối chóp S.ABC bằng
a
3
√
3
12
(tham khảo hình vẽ bên).
Tính khoảng cách h từ điểm A đến mặt phẳng (SBC).
A. h =
a
√
3
7
. B. h =
2a
√
7
. C. h =
a
√
3
2
. D. h =
a
√
3
√
7
.
A
B
C
S
Hướng dẫn giải:
Gọi H, K lần lượt là hình chiếu của A lên BC và SH.
Ta có d (A, (SBC)) = AK.
• V
S.ABC
=
1
3
S
ABC
· SA ⇒ SA =
3V
S.ABC
S
ABC
=
a
3
√
3
4
a
2
√
3
4
= a.
• Xét tam giác SAH vuông tại A có
1
AK
2
=
1
SA
2
+
1
AH
2
=
1
a
2
+
4
3a
2
=
7
3a
2
⇔ a =
a
√
21
7
.
A
B
C
S
H
K
Ví dụ 13. Cho hình chóp S.ABCD với đáy là hình chữ nhật có AB = a, BC = a
√
2,
SA ⊥ (ABCD) và SA = a
√
3. Gọi M là trung điểm của SD và (P ) là mặt phẳng đi qua
B, M sao cho (P ) cắt mặt phẳng (SAC) theo một đường thẳng vuông góc với BM. Khoảng
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 33 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
cách từ điểm S đến (P ) bằng
A.
2a
√
2
3
. B.
a
√
2
9
. C.
a
√
2
3
. D.
4a
√
2
9
.
Hướng dẫn giải:
Gọi O là tâm hình chữ nhật ABCD. G là giao điểm
của SO và BM.
Suy ra G là trọng tâm của tam giác SAC và SBD.
Gọi N là giao điểm của (P ) và SA. H là hình chiếu
vuông góc của B lên AC. K là hình chiếu vuông góc
của H lên BG.
Ta có OA =
1
2
AC =
1
2
√
AB
2
+ BC
2
=
a
√
3
2
.
Gọi I là trung điểm AB ⇒ OI =
1
2
· BC =
a
√
2
2
.
A
B
N
I
C
D
M
G
H
S
K
O
S
ABO
=
1
2
· OI · AB =
1
2
· BH · OA ⇒ BH =
OI · AB
AO
=
a
√
6
3
.
4ABH vuông tại H có AH =
√
AB
2
− BH
2
=
a
√
3
3
.
⇒ AH =
a
√
3
3
=
1
3
AC ⇒
OH
AH
=
OG
OS
=
2
3
⇒ GH k SA
Ta có BH ⊥ (SAC) ⇒ BH ⊥ N G
Khi đó
NG ⊥ BM
BH ⊥ NG
⇒ NG ⊥ GH ⇒ N G k AC ⇒ (P ) k AC và SN = 2AN.
d (S, (P )) = 2d (A, (P )) = 2d (H, (P )) = 2HK.
4OSA có GH =
1
3
SA =
a
√
3
3
; 4AHB vuông tại H có BH =
√
AB
2
− AH
2
=
…
a
2
−
a
2
3
=
a
√
6
3
.
4GHB vuông tại H có
1
HK
2
=
1
HG
2
+
1
HB
2
⇒ HK =
HG
2
· HB
2
HG
2
+ HB
2
=
a
√
2
3
.
Ví dụ 14. Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a. Góc giữa mặt bên với
mặt đáy bằng 60
◦
. Khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC) bằng
A.
a
2
. B.
a
4
. C.
3a
2
. D.
3a
4
.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 34 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi G là trọng tâm tam giác ABC, M là trung điểm của BC, H
là hình chiếu vuông góc của G lên SM .
Theo đề góc giữa (SBC) và (ABC) là góc
\
SMA = 60
◦
.
Do G là trọng tâm tam giác ABC ta có AM = 3GM,
suy ra d (A, (SBC)) = 3d (G, (SBC)) = 3GH
Trong 4GHM vuông tại H có
GH = GM · sin 60
◦
=
1
3
·
a
√
3
2
·
√
3
2
=
a
4
.
Suy ra d (A, (SBC)) = 3GH =
3a
4
.
M
G
B
C
H
A
S
Ví dụ 15. Cho ABCD là hình vuông cạnh a, tam giác SAB cân tại S và nằm trong mặt
phẳng vuông góc với (ABCD); góc giữa SC với (ABCD) bằng 45
◦
. Khoảng cách từ trọng
tâm G của tam giác SBC đến mặt phẳng (SAC) bằng
A.
a
√
55
33
. B.
a
√
55
22
. C.
2a
√
55
33
. D.
a
√
21
21
.
Hướng dẫn giải:
Gọi H là trung điểm của AB.
Vì tam giác SAB cân tại S và nằm trong mặt phẳng vuông
góc với (ABCD) nên SH ⊥ (ABCD).
Khi đó góc giữa SC với (ABCD) là
[
SCH = 45
◦
. Suy ra
tam giác SCH vuông cân tại H nên
SH = CH =
√
BC
2
+ BH
2
=
a
√
5
2
.
Ta có
d(G, (SAC))
d(B, (SAC))
=
GM
BM
=
1
3
(với M là trung điểm SC).
Hơn nữa
d(B, (SAC))
d(H, (SAC))
=
BA
HA
= 2.
Khi đó d(G, (SAC)) =
2
3
d(H, (SAC)).
B
H
G
E
F
A
C
D
M
S
a
a
45
◦
Kẻ HE ⊥ AC (trong mặt phẳng (ABCD)). Khi đó AC ⊥ (SHE).
Kẻ HF ⊥ SE (trong mặt phẳng (SHE)). Khi đó HF ⊥ (SAC) hay HF = d(H, (SAC)).
Ta có tam giác AHE vuông cân tại E và AH =
a
2
nên HE =
a
2
√
2
.
Hơn nữa, vì tam giác SHE vuông tại H và có đường cao HF nên
1
HF
2
=
1
HE
2
+
1
SH
2
=
4
5a
2
+
8
a
2
⇔ HF =
√
55a
22
.
Vậy khoảng cách cần tìm là d(G, (SAC)) =
2
3
d(H, (SAC)) =
2
3
·
√
55a
22
=
2
√
55a
33
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 35 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 16.
Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A
0
B
0
C
0
có cạnh đáy
bằng a. Biết góc giữa hai mặt phẳng (A
0
BC) và (A
0
B
0
C
0
)
bằng 60
◦
, M là trung điểm của B
0
C. Tính khoảng cách từ
điểm M đến mặt phẳng (A
0
BC).
A.
3
8
a. B.
1
3
a. C.
√
3
6
a. D.
√
6
3
a.
B
0
M
C
C
0
A
A
0
B
Hướng dẫn giải:
Ta có
d(M, (A
0
BC))
d(B, (A
0
BC))
=
MC
B
0
C
=
1
2
; d(B
0
, (A
0
BC)) = d(A, (A
0
BC)).
Vì (A
0
B
0
C
0
) k (ABC) nên góc giữa (A
0
BC) và (A
0
B
0
C
0
) bằng góc
giữa (A
0
BC) và (ABC).
Kẻ AH ⊥ BC tại H ⇒ A
0
H ⊥ BC. Suy ra,
\
A
0
HA là góc giữa hai
mặt phẳng (A
0
BC) và (ABC). Do đó,
\
A
0
HA = 60
◦
.
Kẻ AK ⊥ A
0
H tại K ⇒ AK ⊥ (A
0
BC).
Do đó, d(A, (A
0
BC)) = AK.
Ta có AH =
a
√
3
2
; A
0
A = AH ·tan
\
A
0
HA =
3a
2
.
B
0
M
C
C
0
K
A
A
0
B
H
Tam giác A
0
AH vuông tại A có AK là đường cao, suy ra AK =
AA
0
· AH
√
AA
02
+ AH
2
=
3a
4
.
Vậy d(M, (A
0
BC) =
1
2
AK =
3a
8
.
Ví dụ 17. Cho hình chóp S.ABC có SA = a
√
3, SA ⊥ (ABC), tam giác ABC vuông tại B
và AB = a. Tính khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC).
Hướng dẫn giải:
Do SA ⊥ (ABC) và SA ⊂ (SAB) nên (SAB) ⊥ (ABC).
Mà (SAB) ∩ (ABC) = AB và AB ⊥ BC
nên BC ⊥ (SAB). Do BC ⊂ (SBC)
nên (SBC) ⊥ (SAB).
Kẻ AH ⊥ SB với H ∈ SB.
Do (SAB) ∩ (SBC) = SB nên AH ⊥ (SBC) ⇒ d (A, (SBC)) = AH.
Do SA ⊥ (ABC) nên SA ⊥ AB
nên
1
AH
2
=
1
SA
2
+
1
AB
2
=
1
3a
2
+
1
a
2
=
4
3a
2
.
Vậy d (A, (SBC)) =
√
3a
2
.
A
B
C
S
H
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 36 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 18. Cho hình chóp S.ABCD có tam giác SAB đều và nằm trong mặt phẳng vuông
góc với (ABCD), tứ giác ABCD là hình vuông cạnh a. Gọi H là trung điểm của AB. Tính
khoảng cách từ điểm H đến mặt phẳng (SCD).
Hướng dẫn giải:
Do tam giác SAB đều và H là trung điểm của AB nên SH ⊥ AB.
Mà (SAB) ⊥ (ABCD).
Nên SH ⊥ (ABCD) ⇒ SH ⊥ CD.
Do ABCD là hình vuông nên gọi E là trung điểm của CD nên
HE ⊥ CD.
Vậy CD ⊥ (SHE).
Mà CD ⊂ (SCD) nên (SCD) ⊥ (SHE).
Ta có (SCD) ∩ (SHE) = SE.
Kẻ HK ⊥ SE với K ∈ SE nên HK ⊥ (SCD).
Khi đó d (H, (SCD)) = HK. Vì AB = a nên SH =
√
3a
2
.
Do ABCD là hình vuông nên HE = a.
Vì SH ⊥ (ABCD) nên SH ⊥ HE.
A
B C
D
K
S
H E
Khi đó
1
HK
2
=
1
SH
2
+
1
HE
2
=
7
3a
2
. Nên HK =
√
21a
7
. Vậy d (H, (SCD)) =
√
21a
7
.
Ví dụ 19. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại A, AB = 1, AC =
√
3.
Tam giác SBC đều và nằm trong mặt phẳng vuông với đáy. Tính khoảng cách từ B đến mặt
phẳng (SAC).
Hướng dẫn giải:
Gọi H là trung điểm của BC,
suy ra SH ⊥ BC ⇒ SH ⊥ (ABC).
Gọi K là trung điểm AC, suy ra HK ⊥ AC.
Kẻ HE ⊥ SK (E ∈ SK) .
Khi đó d (B, (SAC)) = 2d (H, (SAC))
= 2HE = 2.
SH.HK
√
SH
2
+ HK
2
=
2
√
39
13
.
A
E
C
B
S
H
K
Ví dụ 20. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh bên là 2a và diện tích đáy là 4a
2
.
Tính khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC).
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 37 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi O = AC ∩ BD ⇒ SO ⊥ (ABCD).
Ta có d (A, (SBC)) = 2d [O, (SBC)].
Kẻ OE ⊥ BC, OF ⊥ SE ta có
BC ⊥ OE
BC ⊥ SO
⇒ BC ⊥ (SOE) . ⇒ BC ⊥ OF mà OF ⊥
SE ⇒ OF ⊥ (SBC).
Ta có S
ABCD
= AB
2
= 4a
2
⇒ AB = 2a ⇒ OE = a.
Ta có AC = 2a
√
2 ⇒ OA = a
√
2 ⇒ SO =
√
SA
2
− OA
2
= a
√
2.
Ta có
1
OF
2
=
1
OS
2
+
1
OE
2
=
3
2a
2
⇒ OF =
a
√
6
3
.
⇒ d (O, (SBC)) =
a
√
6
3
⇒ d (A, (SBC)) =
2a
√
6
3
.
A
B C
D
O
E
F
S
Ví dụ 21. Cho hình chóp S.ABC có cạnh SA = SB = SC = a và SA, SB, SC đôi một
vuông góc với nhau. Tính theo a khoảng cách h từ điểm S đến mặt phẳng (ABC) .
Gọi H là chân đường cao hạ từ S xuống (ABC) và M = AH ∩BC.
Ta có SH ⊥ (ABC) ⇒ SH ⊥ BC ⇒ BC ⊥ SH.
Lại có
SA ⊥ SB
SA ⊥ SC
⇒ SA ⊥ (SBC) ⇒ SA ⊥ BC ⇒ BC ⊥ SA.
Như vậy
BC ⊥ SH
BC ⊥ SA
⇒ BC ⊥ (SAM) ⇒ BC ⊥ SM.
Từ SA ⊥ (SBC) ⇒ SA ⊥ SM
Do đó
1
SH
2
=
1
SA
2
+
1
SM
2
=
1
SA
2
+
1
SB
2
+
1
SC
2
=
3
a
2
⇒ h =
a
√
3
.
A
B
C
M
S
H
2. 3 Khoảng cách giữa đường và mặt song song - giữa hai mặt song song
a) Cho đường thẳng d song song với mặt phẳng (α), để tính khoảng cách giữa d và (α) ta thực
hiện
• Chọn điểm A trên d sao cho khoảng cách từ A tới (α) được xác định dễ nhất.
• Kết luận d(d; (α)) = d(A, (α)).
b) Cho hai mặt phẳng song song (α), (β). Để tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng ta thực hiện
các bước
• Chọn điểm A trên (α) sao cho khoảng cách từ A tới (β) được xác định dễ nhất.
• Kết luận d((β); (α)) = d(A, (β)).
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 38 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 22. Cho hình hộp ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có các cạnh đều bằng a và
\
BAD =
\
BAA
0
=
\
DAA
0
= 60
◦
. Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng đáy (ABCD) và A
0
B
0
C
0
D
0
.
Hướng dẫn giải:
Hạ A
0
H ⊥ AC. Ta có BD ⊥ (OAA
0
) suy ra BD ⊥ A
0
H ⇒
A
0
H ⊥ (ABCD). Do (ABCD) k (A
0
B
0
C
0
D) nên A
0
H là
khoảng cách giữa hai mặt đáy.
A
0
.ABD là hình chóp đều nên AH =
2
3
AO =
a
√
3
3
.
A
0
H
2
= A
0
A
2
− AH
2
=
2a
2
3
⇒ A
0
H =
a
√
6
3
.
C
C
0
D
0
D
A
B
A
0
B
0
O
Ví dụ 23. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh bằng a, mặt bên (SBC)
vuông góc với đáy. Gọi M, N, P theo thứ tự là trung điểm AB, SA, AC. Tính khoảng cách
giữa hai mặt phẳng (MN P ) và (SBC).
Ta chứng minh được (M NP ) k (SBC).
Suy ra d((MN P ); (SBC)) = d(P ; (SBC)).
AP ∩ (SBC) = C suy ra d(P ; (SBC)) =
AP
AC
d(A; (SBC)) =
1
2
d(A; (SBC)).
Gọi K là trung điểm của BC. Tam giác ABC đều suy ra AK ⊥
BC.
Do (ABC) ⊥ (SBC) theo giao tuyến BC nên AK ⊥ (SBC).
Do đó, d(A; (SBC)) = AK =
a
√
3
2
.
Vậy d((MNP ); (SBC)) =
a
√
3
4
.
A
M
C
K
B
S
P
N
Ví dụ 24. Cho hình chóp S.ABCD có SA = a
√
6 và vuông góc với mặt phẳng (ABCD),
đáy (ABCD) là nửa lục giác đều nội tiếp trong đường tròn đường kính AD = 2a.
a) Tính khoảng cách từ A, B đến mặt phẳng (SCD).
b) Tính khoảng cách từ đường thẳng AD đến mặt phẳng (SBC).
c) Tính diện tích thiết diện của hình chóp S.ABCD với mặt phẳng (α) song song với mặt
phẳng (SAD) và cách (SAD) một khoảng bằng
a
√
3
4
.
a)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 39 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ta có (SCD) ⊥ (SAC). Hạ AH ⊥ SC ⇒ AH ⊥
(SCD). Suy ra AH là khoảng cách từ A tới (SCD).
Xét 4SAB :
1
AH
2
=
1
AC
2
+
1
SA
2
⇒ AH = a
√
2.
Gọi I là trung điểm của AD, suy ra
BI k CD ⇒ BI k (SCD) ⇒ d(B, (SCD)) = d(I, (SCD)).
Mặt khác, AI ∩ (SCD) = D, nên
d(I, (SCD))
d(A, (SCD))
=
ID
AD
=
1
2
.
Suy ra d(I, (SCD)) =
a
√
2
2
.
b) Ta có AD k CD ⇒ AD k (SBC) ⇒ d(AD, (SBC)) = d(A, (SBC)).
Hạ AK ⊥ BC, ta có BC ⊥ (SAK) ⇒ (SBC) ⊥ (SAK) và (SBC) ⊥ (SAK) = AK.
Hạ AG ⊥ SK, suy ra AG ⊥ (SBC).
Xét 4SAK, ta có
1
AG
2
=
1
SA
2
+
1
AK
2
⇒ AG =
a
√
6
3
.
c) Ta có AK ⊥ (SAD). Giả sử (α) k (SAD) cắt AK tại E, khi đó
d((α), (SAD)) = AE =
a
√
3
4
=
1
2
AK.
Suy ra E là trung điểm của AK. Ta xác định thiết diện của hình chóp với mặt phẳng (α) qua
E và song song với (SAD).
Thiết diện là hình thang vuông MN P Q với M, N, Q, P là trung điểm của AB, CD, SB, SC.
Ta tính được S
MN P Q
=
a
2
√
6
2
.
2. 4 Đoạn vuông góc chung, khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
Phương pháp. Ta có các trường hợp sau:
1) Trường hợp 1
Giả sử a và b là hai đường thẳng chéo nhau và a ⊥ b.
• Ta dựng mặt phẳng (α) chứa a và vuông góc với b
tại B.
• Trong (α) dựng BA ⊥ a tại A, ta được độ dài đoạn
AB là khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
a và b.
α
b
a
A
B
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 40 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
2) Trường hợp 2
Giả sử a và b là hai đường thẳng chéo nhau nhưng không
vuông góc với nhau.
• Ta dựng mặt phẳng (α) chứa a và song song với b.
• Lấy một điểm M tùy ý trên b và dựng MM
0
vuông
góc với (α) tại M
0
.
• Từ M
0
dựng b
0
song song với b cắt a tại A.
• Từ A dựng AB song song với MM
0
cắt b tại B, độ
dài đoạn AB là khoảng cách giữa hai đường thẳng
chéo nhau a và b.
α
b
a
B M
A
M
0
Nhận xét
a) Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau bằng khoảng cách giữa một trong hai đường thẳng
đó và mặt phẳng song song với nó chứa đường thẳng còn lại.
b) Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau bằng khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song
lần lượt chứa hai đường thẳng đó.
Ví dụ 25.
Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có cạnh bằng 1 (tham khảo
hình vẽ). Khoảng cách giữa hai đường thẳng AA
0
và BD bằng
A.
1
2
. B. 1.
C.
√
2. D.
√
2
2
.
A
B C
D
A
0
B
0
C
0
D
0
Hướng dẫn giải:
Gọi O là trung điểm của BD.
Ta có
AO ⊥ AA
0
AO ⊥ BD.
Suy ra d(AA
0
, BD) = AO =
AC
2
=
√
2
2
.
O
A
B C
D
A
0
B
0
C
0
D
0
Ví dụ 26. Cho tứ diện ABCD có AB = CD = a > 0, AC = BD = b > 0, AD = BC = c >
0. Các biểu thức a
2
+ b
2
− c
2
, a
2
+ c
2
− b
2
, c
2
+ b
2
− a
2
đều có giá trị dương. Khoảng cách d
giữa hai đường thẳng AB và CD bằng
A. d =
…
b
2
+ c
2
+ a
2
2
. B. d =
…
a
2
+ c
2
− b
2
2
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 41 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
C. d =
…
b
2
+ c
2
− a
2
2
. D. d =
…
b
2
+ a
2
− c
2
2
.
Hướng dẫn giải:
Gọi E, F lần lượt là trung điểm cảu AB và CD.
Dễ chứng minh được các tam giác CED cân tại E và tam giác
AF B cân tại F .
Suy ra EF là đoạn vuông góc chung của AB và CD. Vậy d = EF .
Trong tam giác ABC trung tuyến CE
2
=
b
2
+ c
2
2
−
a
2
4
.
Trong tam giác CF E vuông tại F có:
F E =
√
CE
2
− CF
2
=
Å
b
2
+ c
2
2
−
a
2
4
ã
−
a
2
4
.
Suy ra d = EF =
…
b
2
+ c
2
− a
2
2
.
A
D
C
F
B
E
Ví dụ 27. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a. Đường thẳng SA vuông
góc với mặt phẳng đáy và SA = a. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và CD.
A. 2a. B. a
√
2. C. a
√
3. D. a.
Hướng dẫn giải:
Vì CD k AB nên CD k (SAB).
Mà SB ⊂ (SAB) nên
d(CD, SB) = d [CD, (SAB)] = d [D, (SAB)] .
Ta có
DA ⊥ SA (SA ⊥ (ABCD))
DA ⊥ AB
⇒ DA ⊥ (SAB),
do đó
d [D, (SAB)] = DA = a.
Vậy khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và CD là a.
S
B C
DA
Ví dụ 28. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh bằng 1, biết
SO =
√
2 và vuông góc với mặt đáy. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SC và AB.
A.
√
5
3
. B.
√
2
3
. C.
√
2. D.
2
√
2
3
.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 42 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Vì AB k (SCD) nên d(AB, SC) = d(AB, (SCD)) =
d(M, (SCD)), trong đó M là trung điểm của AB.
Gọi N là trung điểm của CD và H là hình chiếu vuông
góc của M trên (SCD) thì H ∈ SN. Tính được SN =
…
SO
2
+
BC
2
4
=
3
2
và S
4SMN
=
1
2
SO · M N =
√
2
2
.
Do đó d(AB, SC) = d(M, (SCD)) = MH =
2S
4SMN
SN
=
2
√
2
3
.
B C
A
D
O
S
M
N
H
Ví dụ 29. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy là tam giác vuông cân, AB = AC =
a, AA
0
= 2a. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AB
0
và BC
0
.
A.
2a
√
21
. B.
a
√
3
. C.
a
√
21
. D.
2a
√
17
.
Hướng dẫn giải:
Gọi I, K lần lượt là trung điểm BC
0
và AC.
⇒ AB
0
k IK ⇒ AB
0
k (BKC
0
).
⇒ d(AB
0
; BC
0
) = d (AB
0
; (BKC
0
)) = d(C; (BKC
0
)).
Mặt khác V
C
0
.BKC
=
1
6
V
ABC.A
0
B
0
C
0
=
a
3
6
.
BK =
a
√
5
2
KC
0
=
a
√
17
2
BC
0
= a
√
6
⇒ S
∆BKC
0
=
a
2
√
21
4
.
Suy ra d(AB
0
; BC
0
) = d(C; (BKC
0
)) =
3V
C
0
.BKC
S
∆BKC
0
=
2a
√
21
.
C
I
B
0
A
0
C
0
K
A
B
Ví dụ 30. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh bằng 1, biết
SO =
√
2 và vuông góc với mặt đáy. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SC và AB.
A.
√
5
3
. B.
√
2
3
. C.
√
2. D.
2
√
2
3
.
Hướng dẫn giải:
Vì AB k (SCD) nên d(AB, SC) = d(AB, (SCD)) =
d(M, (SCD)), trong đó M là trung điểm của AB.
Gọi N là trung điểm của CD và H là hình chiếu vuông
góc của M trên (SCD) thì H ∈ SN. Tính được SN =
…
SO
2
+
BC
2
4
=
3
2
và S
4SMN
=
1
2
SO · M N =
√
2
2
.
Do đó d(AB, SC) = d(M, (SCD)) = MH =
2S
4SMN
SN
=
2
√
2
3
.
B C
A
D
O
S
M
N
H
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 43 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 31. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy ABC là tam giác vuông tại A với
AB = a, AC = 2a; cạnh bên AA
0
= 2a. Hãy dựng và tính độ dài đoạn vuông góc chung của
hai đường thẳng BC
0
và AA
0
.
Hướng dẫn giải:
A
0
C
0
B
C
F
A
E
B
0
H
Ta có AA
0
k BB
0
⇒ AA
0
k (BB
0
C
0
C).
Vì (A
0
B
0
C
0
) ⊥ (BB
0
C
0
C) theo giao tuyến B
0
C
0
nên trong mặt phẳng (A
0
B
0
C
0
), kẻ A
0
H ⊥ B
0
C
0
tại
H, ta có: A
0
H ⊥ (BB
0
C
0
C) ⇒ A
0
H ⊥ BC
0
.
Trong mặt phẳng (BB
0
C
0
C), kẻ HF k AA
0
(F ∈ BC
0
). Trong mặt phẳng (HF, AA
0
), kẻ F E k A
0
H
(E ∈ AA
0
) ⇒ F E ⊥ BC
0
.
Ta có AA
0
⊥ (A
0
B
0
C
0
) ⇒ AA
0
⊥ A
0
H ⇒ AA
0
⊥ F E.
Do đó EF là đoạn vuông góc chung của AA
0
và BC
0
.
Trong tam giác vuông A
0
B
0
C
0
ta có:
1
A
0
H
2
=
1
A
0
B
02
+
1
A
0
C
02
=
1
a
2
+
1
4a
2
=
5
4a
2
.
Suy ra EF = A
0
H =
2a
√
5
5
.
Vậy d(AA
0
, BC
0
) =
2a
√
5
5
.
Ví dụ 32. Cho lăng trụ đều ABC.A
0
B
0
C
0
có tất cả các cạnh bằng nhau. Xác định đoạn
vuông góc chung của hai đường thẳng A
0
B và B
0
C.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 44 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
N
E
B
0
M
A
0
C
0
B
A C
I
F
N
0
Gọi M, N , N
0
lần lượt là trung điểm của AA
0
, AC, A
0
C
0
.
Ta có
BN ⊥ AC
BN ⊥ AA
0
⇒ BN ⊥ (ACC
0
A
0
) ⇒ BN ⊥ C
0
M.
Mà C
0
M ⊥ A
0
N nên C
0
M ⊥ (A
0
BN ). Do đó C
0
M ⊥ A
0
B.
Tương tự ta có C
0
M ⊥ (B
0
N
0
C) ⇒ C
0
M ⊥ CB
0
.
Vậy ta có đường thẳng C
0
M vuông góc với cả hai đường thẳng A
0
B và B
0
C.
Lấy điểm I thuộc BB
0
. Gọi E là giao điểm của MI và A
0
B; F là giao điểm của IC
0
và B
0
C.
Ta cần tìm vị trí của I để EF k C
0
M.
Ta có EF k C
0
M ⇔
IE
ME
=
F I
F C
0
⇔
BI
MA
0
=
IB
0
CC
0
.
Do CC
0
= 2MA
0
nên
BI
MA
0
=
IB
0
CC
0
⇔ IB
0
= 2BI.
Vậy I là điểm thuộc đoạn BB
0
sao cho IB
0
= 2BI thì EE là đoạn vuông góc chung của hai đường
thẳng A
0
B và B
0
C với E là giao điểm của MI và A
0
B; F là giao điểm của IC
0
và B
0
C.
Ví dụ 33. Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác đều cạnh a. SA = 2a và vuông góc với
mặt đáy. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và AC.
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 45 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
B
S
CA
D
H
I
Trong mặt phẳng (ABC), dựng hình thoi ACBD, ta có: BD k AC ⇒ AC k (SBD).
⇒ d(AC, SB) = d(AC, (SBD)) = d(A, (SBD)).
Gọi I là trung điểm của BD, ta có: BD ⊥ AI và BD ⊥ SA ⇒ BD ⊥ (SAI).
⇒ (SBD) ⊥ (SAI) theo giao tuyến SI.
Trong mặt phẳng (SAI), kẻ AH ⊥ SI tại H, ta có: AH ⊥ (SBD) ⇒ AH = d(A, (SBD)).
Tam giác SAI vuông tại A có đường cao AH.
⇒
1
AH
2
=
1
SA
2
+
1
AI
2
=
1
4a
2
+
4
3a
2
=
19
12a
2
.
⇒ AH
2
=
12a
2
19
hay AH =
2a
√
57
19
.
Vậy d(SB, AC) =
2a
√
57
19
.
Ví dụ 34. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh bằng a, SA vuông góc với
đáy và SA = a. M là trung điểm của SB. Tính khoảng cách giữa các đường thẳng:
a) SC và BD. b) AC và SD. c) SD và AM .
Hướng dẫn giải:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 46 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
C
S
O
H
BE
K
I
D
A
M
a) Gọi O là giao điểm của AC và BD. Ta có:
BD ⊥ SA
BD ⊥ AC
⇒ BD ⊥ (SAC) tại O.
Trong mặt phẳng (SAC), kẻ OH ⊥ SC tại H, ta có OH ⊥ SC và OH ⊥ BD (vì BD ⊥ (SAC)).
Vậy OH là đoạn vuông góc chung của BD và SC.
Ta có
OH
OC
=
SA
SC
= sin
[
ACS ⇒ OH =
OC.SA
SC
=
a
√
2
2
· a
a
√
3
=
a
√
6
6
.
Vậy d(SC, BD) = OH =
a
√
6
6
.
b) Dựng hình bình hành ACDE, ta có: AC k DE ⇒ AC k (SDE).
⇒ d(AC, SD) = d(AC, (SDE)) = d(A, (SDE)).
Trong mặt phẳng (ABCD), kẻ AI ⊥ DE tại I, ta có
DE ⊥ AI
DE ⊥ SA
⇒ DE ⊥ (SAI).
⇒ (SDE) ⊥ (SAI) theo giao tuyến SI.
Trong mặt phẳng (SAI), kẻ AK ⊥ SI tại K, ta có: AK ⊥ (SDE) ⇒ AK = d(A, (SDE)).
Ta có AIDO là hình bình hành nên AI = OD =
a
√
2
2
.
Trong tam giác vuông SAI ta có:
1
AK
2
=
1
AI
2
+
1
SA
2
=
2
a
2
+
1
a
2
=
3
a
2
.
Suy ra AK =
a
√
3
3
.
Vậy d(AC, SD) = d(A, (SDE)) = AK =
a
√
3
3
.
c) Ta có OM k SD và AC k DE nên (AMC) k (SDE).
Suy ra d(SD, AM ) = d((AM C), (SDE)) = d(A, (SDE)) = AK =
a
√
3
3
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 47 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
2. 5 Một số bài toán áp dụng phương pháp tọa độ trong không gian
Ví dụ 35 (Thi thử Lần 1, THPT Ninh Bình - Bạc Liêu, Ninh Bình, 2019). Cho
hình lăng trụ đều ABC.A
0
B
0
C
0
có tất cả các cạnh đều bằng a. M là trung điểm của AA
0
.
Tìm khoảng cách giữa hai đường thẳng MB
0
và BC.
A.
a
2
. B.
a
√
3
2
. C.
a
√
6
3
. D. a.
Hướng dẫn giải:
L Cách 1:
Đặt b =
a
2
. Gọi O, O
0
lần lượt là trung điểm BC, B
0
C
0
.
Chọn hệ trục Oxyz như hình vẽ, ta có O(0; 0; 0), B(−b; 0; 0),
C(b; 0; 0), B
0
(−b; 0; 2b), M(0; b
√
3; b),
# »
BC = (2b; 0; 0),
# »
MB
0
= (−b; −b
√
3; −b),
# »
CB
0
= (−2b; 0; 2b).
Khoảng cách giữa MB
0
và BC là
d(MB
0
, BC) =
[
# »
BC,
# »
MB
0
] ·
# »
CB
0
[
# »
BC,
# »
MB
0
]
= b
√
3 =
a
√
3
2
.
y x
z
C
0
B
O
A C
B
0
A
0
M
L Cách 2:
Do BC k B
0
C
0
nên
d (MB
0
, BC) = d (BC, (M B
0
C
0
)) = d (B, (M B
0
C
0
)) .
Gọi E = M B
0
∩ A
0
B. Ta có
BE
AE
=
BB
0
AM
= 2.
Nên d (B, (MB
0
C
0
)) = 2d (A
0
, (MB
0
C
0
)).
Kẻ A
0
H ⊥ M I suy ra A
0
H ⊥ (M B
0
C
0
).
Do đó
d (A
0
, (MB
0
C
0
)) = A
0
H =
A
0
I · A
0
M
√
A
0
I
2
+ A
0
M
2
=
a
√
3
2
·
a
2
…
3a
2
4
+
a
2
4
=
a
√
3
4
.
Vậy d (MB
0
, BC) = 2A
0
H =
a
√
3
2
.
B
C
B
0
C
0
I
A
A
0
M
H
E
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 48 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 36 (Thi thử, Chuyên Phan Bội Châu - Nghệ An, 2019-L1). Cho hình lập
phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có cạnh bằng 2. Khoảng cách giữa hai mặt phẳng (AB
0
D
0
) và
(BC
0
D) bằng
A.
√
3
3
. B.
2
√
3
3
. C.
√
3
2
. D.
√
3.
Hướng dẫn giải:
Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ.
Ta có A(0; 0; 0), B(2; 0; 0), C(2; 2; 0), D(0; 2; 0).
A
0
(0; 0; 2), B
0
(2; 0; 2), C
0
(2; 2; 2), D
0
(0; 2; 2).
Mặt phẳng (AB
0
D
0
) qua A và có một véc-tơ pháp tuyến là
−
1
4
î
# »
AB
0
,
# »
AD
0
ó
= (1; 1; −1) nên có phương trình x + y − z = 0.
D
0
C
D
A
0
A
B
0
B
C
0
x
y
z
Mặt phẳng (BC
0
D) qua B và có một véc-tơ pháp tuyến là −
1
4
î
# »
BC
0
,
# »
BD
ó
= (1; 1; −1) nên có
phương trình x + y − z − 2 = 0.
Ta có (AB
0
D
0
) k (BC
0
D) nên
d((AB
0
D
0
), (BC
0
D)) = d(A, (BC
0
D)) =
| − 2|
p
1
2
+ 1
2
+ t(−1)
2
=
2
√
3
3
.
Ví dụ 37. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh 2a, tam giác SAB đều, góc
giữa (SCD) và (ABCD) bằng 60
◦
. Gọi M là trung điểm của cạnh AB. Biết rằng hình chiếu
vuông góc của đỉnh S trên mặt phẳng (ABCD) nằm trong hình vuông ABCD. Khoảng cách
giữa hai đường thẳng SM và AC là
A.
a
√
5
5
. B.
a
√
5
10
. C.
3a
√
5
10
. D.
5a
√
3
3
.
Hướng dẫn giải:
Gọi I là trung điểm cạnh CD, khi đó
AB ⊥ SM
AB ⊥ M I
⇒ AB ⊥
(SMI).
Do CD k AB nên CD ⊥ (SMI) ⇒ ((SCD), (ABCD)) =
[
SIM.
Vẽ SH ⊥ MI tại H ∈ M I thì SH ⊥ (ABCD).
4SMI có SM
2
= MI
2
+ SI
2
− 2MI ·SI cos
[
SIM
⇔ 3a
2
= 4a
2
+ SI
2
− 2aSI
⇔ SI
2
− 2aSI + a
2
= 0 ⇔ SI = a.
A
B
C
D
M
I
H
S
N
Cách 1:
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 49 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Theo định lý Pythagore đảo thì 4SMI vuông tại S ⇒ SH =
SM · SI
MI
=
a
√
3
2
.
Gọi N là trung điểm cạnh BC ta có AC k MN
⇒ d(AC, SM) = d(AC, (SMN )) = d(C, (SMN )) =
3V
SMN C
S
∆SMN
.
Ta có V
SMN C
= V
S.MNB
=
1
3
SH ·
1
2
BM · BN =
1
6
·
a
√
3
2
· a · a =
a
3
√
3
12
.
Tam giác SIC có SC =
√
SI
2
+ IC
2
=
√
a
2
+ a
2
= a
√
2.
Tam giác SBC có SN
2
=
SB
2
+ SC
2
2
−
BC
2
4
= 2a
2
⇒ SN = a
√
2.
Tam giác SM N có nửa chu vi p =
SM + SN + MN
2
=
a
√
3 + a
√
2 + a
√
2
2
.
Và diện tích 4SM N là S
4SMN
=
p
p(p − SM)(p − SN)(p − BC) =
a
2
√
15
4
.
Vậy d(AC, SM) =
3V
SMN C
S
∆SMN
=
3 ·
a
3
√
3
12
a
2
√
15
4
=
a
√
5
5
.
Cách 2:
Ta thấy SM
2
+ SI
2
= MI
2
nên 4SMI vuông tại S. Suy ra SH =
SM · SI
MI
=
a
√
3
2
; HM =
3a
2
.
Gọi O = AC ∩ BD; N là trung điểm cạnh BC ta có AC k (SMN).
Do đó, d(AC, SM) = d(AC, (SMN)) = d(O, (SMN)) =
2
3
d (H, (SMN )).
Gọi K là hình chiếu của H lên MN , ta có 4HKM vuông cân tại K nên HK =
HM
√
2
=
3a
√
2
4
.
Vậy d(AC, SM) =
2
3
SH · HK
√
SH
2
+ HK
2
=
a
√
5
5
.
d Tổng Ôn
GÓC VÀ KHOẢNG CÁCH
Hướng Tới Kì Thi THPTQG 2019
Câu 1. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều với AB = BC = CD = a,
AD = 2a. Đường thẳng SA vuông góc với mặt phẳng (ABCD) và SA = a. Tính góc tạo bởi hai
mặt phẳng (SCD) và (ABCD).
A. 45
◦
. B. 30
◦
. C. 60
◦
. D. 75
◦
.
(Đề thi thử THPT Hai Bà Trưng, Huế, Lần 2 - 2019)
Câu 2. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng 2a, góc giữa mặt bên và mặt đáy
bằng 60
◦
. Tính khoảng cách từ B đến mặt phẳng (SCD).
A. a. B. a
√
3. C.
a
√
3
2
. D.
a
2
.
(Đề thi thử THPT Hai Bà Trưng, Huế, Lần 2 - 2019)
Câu 3. Cho tứ diện OABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc với nhau và OA = OB = OC.
Gọi M là trung điểm của BC. Góc giữa hai đường thẳng OM và AB bằng
A. 90
◦
. B. 30
◦
. C. 60
◦
. D. 45
◦
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 50 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Vĩnh Phúc, 2019)
Câu 4. Cho tứ diện ABCD có AB = CD = a. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của AD và
BC. Xác định độ dài đoạn thẳng M N để góc giữa hai đường thẳng AB và MN bằng 30
◦
.
A. M N =
a
2
. B. MN =
a
√
3
2
. C. MN =
a
√
3
3
. D. MN =
a
4
.
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Vĩnh Phúc, 2019)
Câu 5. Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.MNP có tất cả các cạnh bằng nhau. Gọi I là trung
điểm cạnh MP . Cô-sin của góc giữa hai đường thẳng BP và N I bằng
A.
√
15
5
. B.
√
6
4
. C.
√
6
2
. D.
√
10
4
.
(Thi thử, Sở GD và ĐT - Hà Tĩnh, 2019)
Câu 6. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B và SA vuông góc với mặt
đáy. Biết SA = a, AB = a, BC = a
√
2. Gọi I là trung điểm của BC. Tính cosin của góc giữa hai
đường thẳng AI và SC.
A. −
…
2
3
. B.
2
3
. C.
…
2
3
. D.
√
2
8
.
(THPT Đội Cần, Vĩnh Phúc, 2019)
Câu 7.
Cho tứ diện ABCD với AC =
3
2
AD,
[
CAB =
\
DAB = 60
◦
,
CD = AD. Gọi ϕ là góc giữa hai đường thẳng AB và CD.
Chọn khẳng định đúng về góc ϕ.
A. cos ϕ =
3
4
. B. ϕ = 30
◦
.
C. ϕ = 60
◦
. D. cos ϕ =
1
4
.
A
C
B D
(Thi thử, Chuyên Lê Quý Đôn - Điện Biên, 2019)
Câu 8. Cho khối chóp S.ABCD có ABCD là hình vuông cạnh a, SA = a
√
3 và SA vuông góc
với mặt phẳng đáy. Cosin của góc giữa hai đường thẳng SB và AC là
A.
√
3
4
. B.
√
2
4
. C.
√
5
4
. D.
√
5
5
.
( THPT Lê Văn Hưu, Thanh Hóa, 2019)
Câu 9. Cho tứ diện ABCD có AB = CD = a. Gọi M , N lần lượt là trung điểm của AD và BC.
Biết MN =
√
3a, góc giữa hai đường thẳng AB và CD bằng
A. 45
◦
. B. 90
◦
. C. 60
◦
. D. 30
◦
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 51 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Thi thử, THPT chuyên KHTN Hà Nội, 2019)
Câu 10.
Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
. Gọi M , N, P lần
lượt là trung điểm các cạnh AB, AD và C
0
D
0
. Tính cosin
góc giữa hai đường thẳng MN và CP .
A.
√
10
5
. B.
√
15
5
. C.
1
√
10
. D.
3
√
10
.
A
0
N
B
0
B
P
D
D
0
A
M
C
0
C
(Đề tập huấn Sở Ninh Bình, 2019)
Câu 11. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD cạnh a, độ dài cạnh
bên cũng bằng a. Gọi M, N lần lượt là trung điểm các cạnh SA và BC. Góc giữa MN và SC
bằng
A. 30
◦
. B. 45
◦
. C. 60
◦
. D. 90
◦
.
(Thi thử, Toán học tuổi trẻ, 2019-2)
Câu 12. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O, cạnh bằng a, SA = a
vuông góc với mặt phẳng đáy. Tang của góc giữa đường thẳng SO và mặt phẳng (SAB) bằng
A.
√
2. B.
√
5
5
. C.
√
5. D.
√
2
2
.
(Thi thử lần I, Sở GD&ĐT Sơn La 2019)
Câu 13.
Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD với tất cả các cạnh bằng a. Gọi
G là trọng tâm tam giác SCD (tham khảo hình vẽ bên). Tang góc
giữa AG và (ABCD) bằng
A.
√
17
7
. B.
√
5
3
. C.
√
17. D.
√
5
5
.
S
G
A
B
C
D
I
Q
O
(Đề tập huấn số 2, Sở GD và ĐT Quảng Ninh, 2019)
Câu 14. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh bằng a, SA = a và SA
vuông góc với mặt phẳng đáy. Tan của góc giữa đường thẳng SO và mặt phẳng (SAB) bằng
A.
√
2. B.
√
2
2
. C.
√
5. D.
√
5
5
.
(Thi thử, Chuyên Sơn La, 2018)
Câu 15. Cho hình chóp đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a, cạnh bên bằng a
√
2. Góc giữa đường
thẳng SB và mặt phẳng (ABCD) bằng bao nhiêu?
A. 30
◦
. B. 45
◦
. C. 60
◦
. D. 90
◦
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 52 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Đề Tập Huấn -4, Sở GD và ĐT - Hải Phòng, 2019)
Câu 16. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật với AB = a, AD = a
√
3 . Cạnh
bên SA vuông góc với mặt phẳng đáy và SA = a. Gọi ϕ là góc giữa đường thẳng SD và mặt phẳng
(SBC). Khẳng định nào dưới đây đúng?
A. tan ϕ =
√
7
7
. B. tan ϕ =
1
7
. C. tan ϕ =
√
7. D. tan ϕ = −
√
7
7
.
(Tập huấn, Sở GD và ĐT - Bắc Giang, 2019)
Câu 17. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a. Đường thẳng SA vuông
góc với mặt phẳng đáy và SA = a. Góc giữa đường thẳng SC và mặt phẳng (ABCD) là α. Khi đó
tan α bằng
A.
√
2. B.
1
√
3
. C. 1. D.
1
√
2
.
(Thi thử, Sở GD và ĐT - Hà Tĩnh, 2019)
Câu 18. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có tất cả các cạnh bằng 2a. Gọi M là trung điểm
của SD. Tính tan của góc giữa đường thẳng BM và mặt phẳng (ABCD).
A.
√
2
2
. B.
√
3
3
. C.
2
3
. D.
1
3
.
(Thi thử, Sở GD và ĐT - Vĩnh Phúc, 2018)
Câu 19. Cho hình chóp S.ABCD có mặt bên SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng
vuông góc với đáy (ABCD). Gọi I là trung điểm của AB. Mệnh đề nào dưới đây sai?
A. Góc giữa SC và mp(ABCD) là góc SCI. B. SI vuông góc với mp(ABCD).
C. Góc giữa SC và mp(ABCD) là góc SCA. D. Góc giữa SB và mp(ABCD) là góc SBA.
(Thi thử L1, THPT Yên Dũng-Bắc Giang, 2018)
Câu 20. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, cạnh bên SA vuông góc
với mặt đáy và SA = a
√
2. Tìm số đo của góc giữa đường thẳng SC và mặt phẳng (SAD).
A. 45
◦
. B. 30
◦
. C. 90
◦
. D. 60
◦
.
(Thi thử L1, Quảng Xương I, 2019)
Câu 21. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD cạnh a. Tam giác SAB đều và
nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Gọi H, K lần lượt là trung điểm của các cạnh AB, AD.
Tính sin của góc tạo bởi đường thẳng SA và (SHK).
A.
√
7
4
. B.
√
14
4
. C.
√
2
4
. D.
√
2
2
.
(GHK2, Hội 8 trường Chuyên, 2019)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 53 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 22. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy ABC là tam giác cân với AB = AC = a và
[
BAC = 120
◦
, cạnh bên BB
0
= a, gọi I là trung điểm của CC
0
. Côsin của góc tạo bởi mặt phẳng
(ABC) và (AB
0
I) bằng
A.
√
20
10
. B.
√
30
5
. C.
√
30 . D.
√
30
10
.
(Thi thử lần I, Sở GD&ĐT Sơn La 2019)
Câu 23. Cho tứ diện ABCD có AC = AD = BC = BD = a, CD = 2x, (ACD) ⊥ (BCD). Tìm
giá trị của x để (ABC) ⊥ (ABD).
A. x =
a
√
3
3
. B. x = a
√
2. C. x = a. D. x =
a
√
2
2
.
(KSCL, Sở GD và ĐT - Thanh Hóa, 2018)
Câu 24. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi tâm I, cạnh a, góc
\
BAD = 60
◦
.
SA = SB = SD =
a
√
3
2
. Gọi α là góc giữa đường thẳng SD và mặt phẳng (SBC). Giá trị sin α
bằng
A.
1
3
. B.
2
3
. C.
√
5
3
. D.
2
√
2
3
.
(Thi thử, Chuyên Phan Bội Châu - Nghệ An, 2019-L1)
Câu 25. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy và cạnh bên đều bằng a. Tính cosin
của góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SAD).
A. −
1
3
. B.
1
3
. C.
2
√
2
3
. D. −
2
√
2
3
.
(Đề tập huấn Sở Ninh Bình, 2019)
Câu 26. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A. Cạnh bên SA vuông
góc với mặt đáy và SA = a
√
2. Biết AB = 2AD = 2DC = 2a. Góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và
(SBC) là
A.
π
3
. B.
π
4
. C.
π
6
. D.
π
12
.
(Đề kiểm tra định kì lần 3, Chuyên Bắc Ninh, 2018-2019)
Câu 27. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
. Tính góc giữa hai mặt phẳng (A
0
B
0
C) và (C
0
D
0
A).
A. 45
◦
. B. 30
◦
. C. 60
◦
. D. 90
◦
.
(THPT Chuyên Quang Trung - Bình Phước - Lần 2, 2018-2019)
Câu 28. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a, chiều cao của hình chóp bằng
a
√
3
2
. Góc giữa mặt bên và mặt đáy bằng
A. 60
◦
. B. 75
◦
. C. 30
◦
. D. 45
◦
.
(Thi thử Lần 1,THPT Tứ Kỳ, Hải Dương, 2019)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 54 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 29. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có cạnh bằng a. Số đo góc giữa hai mặt phẳng
(BA
0
C) và (DA
0
C) bằng
A. 120
◦
. B. 60
◦
. C. 90
◦
. D. 30
◦
.
(GHK2, THPT Yên Định 2 - Thanh Hóa, 2019)
Câu 30. Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có BC = a, BB
0
= a
√
3. Góc giữa hai mặt
phẳng (A
0
B
0
C) và (ABC
0
D
0
) bằng
A. 60
◦
. B. 30
◦
. C. 45
◦
. D. 90
◦
.
(Thi thử L3, Chuyên Quang Trung - Bình Phước, 2019)
Câu 31. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
cạnh a. Các điểm M, N, P lần lượt thuộc các
đường thẳng AA
0
, BB
0
, CC
0
thỏa mãn diện tích của tam giác M NP bằng a
2
. Góc giữa hai mặt
phẳng (MN P ) và (ABCD) là
A. 60
◦
. B. 30
◦
. C. 45
◦
. D. 120
◦
.
(Thi thử L1, THPT Chuyên ĐHSP Hà Nội, 2019)
Câu 32. Cho lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có diện tích tam giác ABC bằng 2
√
3. Gọi M, N , P lần
lượt thuộc các cạnh AA
0
, BB
0
, CC
0
, diện tích tam giác MNP bằng 4. Tính góc giữa hai mặt phẳng
(ABC) và (M NP ).
A. 120
◦
. B. 45
◦
. C. 30
◦
. D. 90
◦
.
( Hàm Rồng, Thanh Hóa, năm 2019)
Câu 33. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
. Tính góc giữa hai mặt phẳng (A
0
BC) và (A
0
CD).
A. 90
◦
. B. 120
◦
. C. 60
◦
. D. 45
◦
.
(Đề KSCL Quỳnh Lưu 1, Nghệ An, năm 2019, Lần 1)
Câu 34. Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh bên bằng 2a, cạnh đáy bằng a. Gọi α là góc
giữa hai mặt bên của hình chóp đó. Hãy tính cos α.
A. cos α =
8
15
. B. cos α =
√
3
2
. C. cos α =
7
15
. D. cos α =
1
2
.
(KSCL Lần 1 Trường THPT Cộng Hiền - Hải Phòng, năm 2018 - 2019)
Câu 35. Cho lăng trụ đứng ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có đáy ABCD là hình thoi, AC = 2AA
0
= 2a
√
3.
Góc giữa hai mặt phẳng (A
0
BD) và (C
0
BD) bằng
A. 90
◦
. B. 60
◦
. C. 45
◦
. D. 30
◦
.
(Thi thử L1, THPT Hậu Lộc 2, Thanh Hoá, 2019)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 55 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 36. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có cạnh bằng
√
3. Mặt phẳng (α) song song với
AB và cắt tất cả các cạnh bên của hình lập phương. Tính diện tích thiết diện của hình lập phương
cắt bởi mặt phẳng (α) biết (α) tạo với mặt (ABB
0
A
0
) một góc 60
◦
.
A. 2
√
3. B.
3
2
. C. 6. D.
3
√
3
2
.
(Thi thử lần 1, THPT Thăng Long - Hà Nội, 2019)
Câu 37. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông cân tại đỉnh B, AB = a, SA = 2a
và SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi H, K lần lượt là hình chiếu vuông góc của A lên SB,
SC. Diện tích của tam giác AHK bằng
A.
a
2
√
3
3
. B.
a
2
√
2
3
. C.
2
√
6a
2
15
. D.
2a
2
√
3
3
.
(Thi thử L1, THPT Yên Dũng-Bắc Giang, 2018)
Câu 38. Cho hình chóp S.ABCD, đáy là hình thang vuông tại A và B, biết AB = BC = a,
AD = 2a, SA = a
√
3 và SA ⊥ (ABCD). Gọi M, N lần lượt là trung điểm của SB và SA. Tính
khoảng cách từ M đến (NCD) theo a.
A.
a
√
66
22
. B. 2a
√
66. C.
a
√
66
11
. D.
a
√
66
44
.
(DTH, Sở GD và ĐT - Hà Nam, 2019)
Câu 39. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh a. Góc giữa cạnh bên và mặt phẳng đáy
bằng 60
o
. Khoảng cách từ đỉnh S đến mặt phẳng (ABCD) bằng
A. a
√
2. B.
a
√
6
2
. C.
a
√
3
2
. D. a.
(Thi tập huấn, Sở GD và ĐT - Bắc Ninh, 2019)
Câu 40. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a. Góc giữa cạnh bên và mặt
phẳng đáy bằng 60
◦
. Khoảng cách từ đỉnh S đến mặt phẳng (ABCD) bằng
A. a
√
2. B.
a
√
6
2
. C.
a
√
3
2
. D. a.
(Tập huấn SGD Bắc Ninh, 2019)
Câu 41. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, mặt bên SAB là tam giác
đều và nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đáy. Tính khoảng cách h từ điểm A đến
mặt phẳng (SCD).
A. h =
a
√
21
7
. B. h = a. C. h =
a
√
3
4
. D. h =
a
√
3
7
.
(Đề tập huấn tỉnh Lai Châu,2019)
Câu 42. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B và SB ⊥ (ABC). Biết
SB = 3a, AB = 4a, BC = 2a. Tính khoảng cách từ B đến (SAC).
A.
12
√
61a
61
. B.
3
√
14a
14
. C.
4a
5
. D.
12
√
29a
29
.
(Đề KSCL Toán 12 trường Nguyễn Trãi, Thanh Hoá, năm 2018, lần 1)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 56 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 43. Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A
0
B
0
C
0
có AB = a, AA
0
= 2a. Tính khoảng cách
giữa hai đường thẳng AB
0
và A
0
C.
A.
a
√
3
2
. B.
2
√
5
5
a. C. a
√
5. D.
2
√
17
17
a.
(KSCL lần 2, THPT Chuyên Vĩnh Phúc)
Câu 44. Cho tứ diện đều ABCD có tất cả các cạnh đều bằng 2a, gọi M là điểm thuộc cạnh AD
sao cho DM = 2MA. Tính khoảng cách từ M đến mặt phẳng (BCD).
A.
2a
√
6
9
. B. a
√
6. C.
4a
√
6
9
. D.
2a
√
6
3
.
(KSCL, THPT Nông Cống I, Thanh Hóa, lần 1, 2019)
Câu 45. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng cạnh bên bằng a. Khoảng cách từ
AD đến mặt phẳng (SBC) bằng bao nhiêu?
A.
2a
√
3
. B.
√
2a
√
3
. C.
3a
2
. D.
a
√
3
.
(KSCL lần 1, Lưu Đình Chất - Thanh Hóa, 2019)
Câu 46. Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác vuông tại A, AB = a, AC = a
√
3, SA vuông
góc với mặt phẳng đáy và SA = 2a. Khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC) bằng
A.
2a
√
3
19
. B.
2a
√
57
19
. C.
2a
√
38
19
. D.
a
√
57
19
.
(Đề KSCL, Chuyên Lam Sơn, Thanh Hóa năm 2018-2019)
Câu 47. Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác vuông cân tại B, 2SA = AC = 2a và SA vuông
góc với đáy. Khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC) bằng
A.
2a
√
6
3
. B.
4a
√
3
3
. C.
a
√
6
3
. D.
a
√
3
3
.
(Thử sức trước kì thi - THTT, 2019)
Câu 48. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, cạnh bên SA vuông góc
với đáy và SA = a
√
3. Khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC) bằng
A.
2a
√
5
5
. B. a
√
3. C.
a
2
. D.
a
√
3
2
.
(Thi thử L1, Quảng Xương I, 2019)
Câu 49. Cho hình chóp S.ABC có SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Biết góc
[
BAC = 30
◦
, SA = a
và BA = BC = a. Gọi D là điểm đối xứng với B qua AC. Khoảng cách từ B đến mặt (SCD)
bằng
A.
√
21
7
a. B.
√
2
2
a. C.
2
√
21
7
a. D.
√
21
14
a.
(Thi thử L3, Chuyên Quang Trung - Bình Phước, 2019)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 57 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 50. Cho tam giác đều ABC có cạnh bằng 3a. Điểm H thuộc cạnh AC với HC = a. Dựng
đoạn thẳng SH vuông góc với mặt phẳng (ABC) với SH = 2a. Khoảng cách từ điểm C đến mặt
phẳng (SAB) bằng
A.
3a
7
. B.
a
√
21
7
. C.
3a
√
21
7
. D. 3a.
(THPT Chuyên Thái Nguyên - Lần 1)
Câu 51. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn đường
kính AD = 2a, SA vuông góc với đáy và SA = a
√
3. Gọi H là hình chiếu của A trên SB. Khoảng
cách từ H đến mặt phẳng (SCD) bằng
A.
a
√
6
3
. B.
3a
√
6
8
. C.
a
√
6
2
. D.
3a
√
6
16
.
(Thi thử L1, THPT Hậu Lộc 2, Thanh Hoá, 2019)
Câu 52. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh a. Tính khoảng cách
giữa SC và AB biết rằng SO = a và vuông góc với mặt đáy của hình chóp.
A. a. B.
a
√
5
5
. C.
2a
5
. D.
2a
√
5
.
(De tap huan, So GD&DT Dien Bien, 2019)
Câu 53. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh a, SO vuông góc với
mặt phẳng (ABCD) và SO = a. Khoảng cách giữa SC và AB bằng
A.
a
√
3
15
. B.
a
√
5
5
. C.
2a
√
3
15
. D.
2a
√
5
5
.
(DTH, Sở GD và ĐT - Hà Nam, 2019)
Câu 54. Cho hình chóp tam giác S.ABC có SA ⊥ (ABC), AB = 6, BC = 8, AC = 10. Tính
khoảng cách d giữa hai đường thẳng SA và BC.
A. d = 0. B. d = 8. C. d = 10. D. d = 6.
(Tập Huấn - Ninh Bình-2019)
Câu 55. Cho tứ diện OABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc và đều bằng a. Khoảng cách
giữa hai đường thẳng OA và BC bằng
A. a. B. a
√
2. C.
a
√
2
2
. D.
a
√
3
2
.
(Thi thử, Chuyên Sơn La, 2018)
Câu 56. Cho hình chóp đều S.ABCD có độ dài cạnh đáy bằng a, độ dài cạnh bên bằng
a
√
5
2
.
Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và SC.
A. a. B.
a
√
5
2
. C.
a
√
3
2
. D.
a
√
6
3
.
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Quảng Trị, 2018)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 58 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 57. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông cân tại A, mặt bên SBC là tam
giác đều cạnh a và mặt phẳng (SBC) vuông góc với mặt đáy. Tính theo a khoảng cách giữa hai
đường thẳng SA, BC được kết quả
A.
a
√
3
4
. B.
a
√
3
2
. C.
a
√
5
2
. D.
a
√
2
2
.
(Thi thử, Lào Cai - Phú Thọ, 2019)
Câu 58. Cho tứ diện đều ABCD cạnh bằng 4. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và CD
bằng
A. 2
√
2. B. 2. C. 3. D. 2
√
3.
(Thi thử, Sở GD và ĐT - Hà Tĩnh, 2019)
Câu 59. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD, có tất cả các cạnh đều bằng a. Tính khoảng cách
giữa hai đường thẳng AD và SB.
A.
a
√
6
2
. B.
a
√
6
3
. C.
a
√
3
3
. D.
a
√
3
2
.
(Thi KSCL,M.V.Lômônôxốp Hà Nội, 2019)
Câu 60. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a. Cạnh bên SA vuông góc với đáy.
Góc giữa SC và mặt đáy là 45
◦
. Gọi E là trung điểm của BC. Tính khoảng cách giữa hai đường
thẳng DE và SC.
A.
a
√
5
19
. B.
a
√
38
19
. C.
a
√
5
5
. D.
a
√
38
5
.
(Giữa HK1 THPT Hoằng Hóa 2 - Thanh Hóa - 19)
Câu 61. Cho hình chóp S.ABCD đáy là hình thoi cạnh a, góc
[
BAC = 60
◦
, tam giác SAB cân
tại S và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Mặt phẳng (SCD) tạo với đáy góc 30
◦
. Tính
khoảng cách d giữa hai đường thẳng SB và AD.
A. d =
√
21
14
a. B. d =
√
3
5
a. C. d =
2
√
3
5
a. D. d =
√
21
7
a.
(Thi thử L1, THPT Thuận Thành Bắc Ninh, 2019)
Câu 62. Cho hình hộp ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
có A.A
0
B
0
D
0
là hình chóp đều, A
0
B
0
= AA
0
= a. Tính
theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng AB
0
và A
0
C
0
.
A.
a
√
22
22
. B.
a
√
11
2
. C.
a
√
22
11
. D.
3a
√
22
11
.
(Thi thử, THPT Thiệu Hóa-Thanh Hóa, 2018)
Câu 63. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có cạnh bên AA
0
= a
√
2. Biết đáy ABC là tam giác
vuông có BA = BC = a, gọi M là trung điểm của BC. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng
AM và B
0
C.
A. d(AM, B
0
C) =
a
√
5
5
. B. d(AM, B
0
C) =
a
√
3
3
.
C. d(AM, B
0
C) =
a
√
2
2
. D. d(AM, B
0
C) =
a
√
7
7
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 59 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Thi thử, THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu - An Giang, 2018-2019)
Câu 64. Cho lăng trụ ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy là tam giác đều cạnh bằng 4. Hình chiếu vuông góc
của A
0
lên mặt phẳng (ABC) trùng với tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC. Gọi M là trung
điểm cạnh AC. Khoảng cách giữa hai đường thẳng BM và B
0
C bằng
A. 2. B.
√
2. C. 1. D. 2
√
2.
(THPT Đội Cấn, Vĩnh Phúc, 2018-2019)
Câu 65. Cho tứ diện đều ABCD có các cạnh bằng a. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và
CD bằng
A.
a
√
2
3
. B.
a
√
2
2
. C.
a
√
3
2
. D.
a
√
3
3
.
(Thử sức trước kì thi - THTT, 2019)
Câu 66. Cho tứ diện OABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc với nhau và OC = 2a, OA =
OB = a. Gọi M là trung điểm của AB. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng OM và AC.
A.
2a
3
. B.
2
√
5a
5
. C.
√
2a
3
. D.
√
2a
2
.
(Chuyên Quang Trung, BìnhPhước, Lần2)
Câu 67. Cho hình trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy là tam giác ABC vuông tại A có BC = 2a,
AB = a
√
3. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AA
0
và BC là
A.
a
√
21
7
. B.
a
√
3
2
. C.
a
√
5
2
. D.
a
√
7
3
.
(Thi thử L1, Quảng Xương I, 2019)
Câu 68.
Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác đều cạnh bằng 4,
góc giữa SC và mặt phẳng (ABC) là 45
◦
. Hình chiếu của S
lên (ABC) là điểm H thuộc cạnh AB sao cho HA = 2HB.
Tính khoảng cách d giữa hai đường thẳng SA và BC.
A. d =
4
√
210
45
. B. d =
√
210
5
.
C. d =
4
√
210
15
. D. d =
2
√
210
15
.
S
H
C
A B
(Thi thử, Chuyên Lê Quý Đôn - Điện Biên, 2019)
Câu 69. Cho lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy ABC là tam giác vuông, BA = BC = a, cạnh
bên AA
0
= a
√
2, M là trung điểm của BC. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AM và B
0
C bằng
A.
a
√
2
2
. B.
a
√
5
5
. C.
a
√
7
7
. D.
a
√
3
3
.
(GHK2, THPT Yên Định 2 - Thanh Hóa, 2019)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 60 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 70. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có đáy ABC là tam giác vuông BA = BC = a,
cạnh bên AA
0
= a
√
2, M là trung điểm của BC. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AM và B
0
C
là
A.
a
√
7
7
. B.
a
√
2
2
. C.
a
√
5
5
. D.
a
√
3
3
.
(Thi thử, Hải Hậu A, 2019, lần 1)
Câu 71. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh 2a. Biết các mặt bên của hình chóp
cùng tạo với đáy các góc bằng nhau và thể tích của khối chóp bằng
4
√
3a
3
3
. Tính khoảng cách giữa
hai đường thẳng SA và CD.
A.
√
5a. B. 3
√
2a. C.
√
2a. D.
√
3a.
(Thi thử L1, Hai Bà Trưng, Huế, 2019)
Câu 72. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật, AB = a, BC = 2a, SA vuông
góc với mặt phẳng đáy và SA = a. Khoảng cách giữa hai đường AC và SB bằng.
A.
a
2
. B.
√
6a
2
. C.
a
3
. D.
2a
3
.
(Đề thi thử THPT Gia Định - HCM, 2019)
Câu 73. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a. Mặt bên (SAB) là tam
giác đều nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và SC
bằng
A.
a
√
2
2
. B.
a
√
21
7
. C.
a
√
7
3
. D.
a
√
21
3
.
(THPT Quảng Xương 1 - Thanh Hóa - 2019)
Câu 74. Cho hình chóp S.ABCD đáy là hình vuông với đường chéo AC = 2a, SA ⊥ (ABCD).
Khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và CD là
A.
a
√
3
. B.
a
√
2
. C. a
√
2. D. a
√
3.
(Thi thử, THPT Bạch Đằng - Quảng Ninh, 2019)
Câu 75. Cho hình chóp S.ABCD có ABCD là hình vuông cạnh a. Tam giác SAB đều và nằm
trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng (ABCD). Khoảng cách giữa hai đường thẳng BC và
SD là
A. a. B.
a
√
3
2
. C.
a
√
3
3
. D.
a
√
2
2
.
(Thi thử L1, THPT Chuyên ĐHSP Hà Nội, 2019)
Câu 76. [Trương Quan Kía, 12EX10]Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh
bằng a, SA ⊥ (ABCD) , SA = a
√
3. Gọi M là trung điểm SD. Tính khoảng cách giữa hai đường
thẳng AB và CM.
A.
a
√
3
4
. B.
2a
√
3
3
. C.
3a
4
. D.
a
√
3
2
.
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 61 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Thi thử, Trường THPT Yên Dũng 2, Bắc Giang-Lần 2-2019)
Câu 77. Cho hình chóp đều S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD tâm O cạnh 2a, cạnh bên
SA = a
√
5. Khoảng cách giữa BD và SC là
A.
a
√
15
5
. B.
a
√
30
5
. C.
a
√
15
6
. D.
a
√
30
6
.
( Hàm Rồng, Thanh Hóa, năm 2019)
Câu 78. Cho tứ diện OABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc với nhau, OA = a, OB = OC =
2a. Gọi M là trung điểm của BC. Khoảng cách giữa hai đường thẳng OM và AB bằng
A.
a
√
2
2
. B.
2a
√
5
5
. C. a. D.
a
√
6
3
.
(Thi thử, Triệu Quang Phục - Hưng Yên Lần 2, 2019)
Câu 79. Cho lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có AC = a, BC = 2a,
[
ACB = 120
◦
. Gọi M là trung
điểm của BB
0
. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AM và CC
0
theo a.
A. a
√
3
7
. B. a
√
3. C. a
√
7
7
. D. a
…
3
7
.
(Thi thử lần 1, Chuyên Lê Thánh Tông Quảng Nam, 2019)
Câu 80. Cho hình chóp S.ABC đáy ABC là tam giác đều cạnh a, SA vuông góc với đáy và
SA = a. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của các cạnh BC và CA. Khoảng cách giữa hai đường
thẳng AM và SN bằng
A.
a
4
. B.
a
√
17
. C.
a
17
. D.
a
3
.
(Thi thử, Toán học tuổi trẻ, 2019-2)
Câu 81. Cho hình chóp tam giác S.ABC có SA ⊥ (ABC), AB = 6, BC = 8, AC = 10. Tính
khoảng cách d giữa hai đường thẳng SA và BC.
A. d = 0. B. d = 8. C. d = 10. D. d = 6.
(Đề tập huấn Sở Ninh Bình, 2019)
Câu 82.
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh bằng 2; cạnh SA = 1
và vuông góc với đáy. Gọi M là trung điểm của CD. Tính cos α với α
là góc tạo bởi hai đường thẳng SB và AM .
A.
2
5
. B. −
2
5
. C.
1
2
. D.
4
5
.
S
A
B C
D
M
(Thi thử, Lý Thường Kiệt - Bắc Ninh, 2019)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 62 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 83.
Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD với tất cả các cạnh bằng
a. Gọi G là trọng tâm tam giác SCD (tham khảo hình vẽ
bên). Giá trị tan góc giữa AG và (ABCD) bằng
A.
√
17
17
. B.
√
5
3
. C.
√
17. D.
√
5
5
.
S
B C
O
Q
D
G
I
A
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Quảng Ninh, 2019)
Câu 84. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thoi cạnh a, SA = SB = SD = a,
\
BAD = 60
◦
.
Góc giữa đường thẳng SA và mặt phẳng (SCD) bằng
A. 30
◦
. B. 90
◦
. C. 45
◦
. D. 60
◦
.
(GHK1, THPT Đội Cấn, Vĩnh Phúc, 2018-2019)
Câu 85. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thang cân (AD k BC), BC = 2a,
AB = AD = DC = a với a > 0. Gọi O là giao điểm của AC và BD. Biết SD vuông góc AC. M
là một điểm thuộc đoạn OD; MD = x với x > 0. M khác O và D. Mặt phẳng (α) qua M và song
song với hai đường thẳng SD và AC cắt khối chóp S.ABCD theo một thiết diện. Tìm x để diện
tích thiết diện là lớn nhất?
A. a
√
3
4
. B. a
√
3. C. a
√
3
2
. D. a.
(Thi thử lần 1, Chuyên Lê Thánh Tông Quảng Nam, 2019)
Câu 86. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, SAB là tam giác đều và
(SAB) vuông góc với (ABCD). Tính cos ϕ với ϕ là góc tạo bởi (SAC) và (SCD).
A.
5
7
. B.
√
3
7
. C.
√
6
7
. D.
√
2
7
.
(Thi thử lần 1, THPT Lương Thế Vinh - Hà Nội, 2019)
Câu 87. Cho hình chóp S.ABC có SC ⊥ (ABC) và tam giác ABC vuông tại B. Biết AB = a,
AC = a
√
3, SC = 2a
√
6. Tính sin của góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SAC).
A.
…
2
3
. B.
2
√
13
. C. 1. D.
…
5
7
.
(De tap huan, So GD&DT Dien Bien, 2019)
Câu 88. Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A
0
B
0
C
0
có AB = 2
√
3 và AA
0
= 2. Gọi M , N , P
lần lượt là trung điểm các cạnh A
0
B
0
, A
0
C
0
và BC. Cô-sin của góc tạo bởi hai mặt phẳng (AB
0
C
0
)
và (MN P ) bằng
A.
6
√
13
65
. B.
√
13
65
. C.
17
√
13
65
. D.
18
√
13
65
.
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Vĩnh Phúc, 2019)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 63 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 89. Cho khối chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành, AB = 3, AD = 4,
\
BAD = 120
◦
. Cạnh
bên SA = 2
√
3 vuông góc với đáy. Gọi M, N, P lần lượt là trung điểm các cạnh SA, AD và BC và
α là góc giữa hai mặt phẳng (SAC) và (M NP ). Chọn khẳng định đúng trong các khẳng định sau
đây.
A. α ∈ (60
◦
; 90
◦
). B. α ∈ (0
◦
; 30
◦
). C. α ∈ (30
◦
; 45
◦
). D. α ∈ (45
◦
; 60
◦
).
(Thi thử L1, Quảng Xương I, 2019)
Câu 90. Cho tứ diện ABCD có AB = 3a, AC = a
√
15, BD = a
√
10, CD = 4a. Biết rằng góc
giữa đường thẳng AD và mặt phẳng (BCD) bằng 45
◦
, khoảng cách giữa hai đường thẳng AD và
BC bằng
5a
4
và hình chiếu của A lên mặt phẳng (BCD) nằm trong tam giác BCD. Tính độ dài
đoạn thẳng AD biết rằng AD > a.
A.
5a
√
2
4
. B. 2a. C. 2
√
2a. D.
3a
√
2
2
.
(KSCL, Sở GD và ĐT - Thanh Hóa, 2018)
Câu 91. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có AB = 1, AC = 2, AA
0
= 3 và
[
BAC = 120
◦
. Gọi
M, N lần lượt là các điểm trên cạnh BB
0
, CC
0
sao cho BM = 3B
0
M, CN = 2C
0
N. Tính khoảng
cách từ điểm M đến mặt phẳng (A
0
BN ).
A.
9
√
138
184
. B.
3
√
138
46
. C.
9
√
3
16
√
46
. D.
9
√
138
46
.
(Đề tập huấn số 2, Sở GD và ĐT Quảng Ninh, 2019)
Câu 92. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A
0
B
0
C
0
có AB = a, AC = 2a, AA
0
= 2a
√
5 và
[
BAC = 120
◦
.
Gọi K, I lần lượt là trung điểm của các cạnh CC
0
, BB
0
. Khoảng cách từ điểm I đến mặt phẳng
(A
0
BK) bằng
A. a
√
15. B.
a
√
5
6
. C.
a
√
15
3
. D.
a
√
5
3
.
(Thi thử Lần 1,THPT Tứ Kỳ, Hải Dương, 2019)
Câu 93. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
cạnh a . Gọi M, N lần lượt là trung điểm của AC
và B
0
C
0
. Khoảng cách giữa hai đường thẳng MN và B
0
D
0
bằng
A. a
√
5. B.
a
√
5
5
. C. 3a. D.
a
3
.
(Thi thử, Sở GD và ĐT -Lạng Sơn, 2019)
Câu 94. Cho hình chóp đều S.ABC có cạnh đáy bằng a
√
6, khoảng cách giữa hai đường thẳng
SA và BC bằng
3a
2
. Tính thể tích khối chóp S.ABC.
A.
a
3
√
6
2
. B.
a
3
√
6
8
. C.
a
3
√
6
12
. D.
a
3
√
6
4
.
(Đề tập huấn Sở Ninh Bình, 2019)
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 64 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 95. Cho hình chớp S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD, SAD là tam giác đều và nằm
trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đáy. Biết rằng diện tích mặt cấu ngoại tiếp của khối
chóp S.ABCD là 4π. Khoảng cách giữa hai đường thẳng SD và AC gần với giá trị nào sau đây
nhất?
A.
2
7
. B.
3
7
. C.
6
7
. D.
4
7
.
(Hải Phòng, 2018)
Câu 96. Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
cạnh a. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của BC
và DD
0
. Tính theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng MN và BD.
A.
√
3a. B.
√
3a
2
. C.
√
3a
3
. D.
√
3a
6
.
(THPT Nguyễn Huệ, Vĩnh Phúc, 2019)
Câu 97. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông, SAD là tam giác đều và nằm
trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đáy. Biết rằng diện tích mặt cầu ngoại tiếp khối chóp
S.ABCD là 4π. Khoảng cách giữa hai đường thẳng SD và AC gần với giá trị nào nhất sau đây?
A.
2
7
dm. B.
3
7
dm. C.
4
7
dm. D.
6
7
dm.
(Đề Tập Huấn -4, Sở GD và ĐT - Hải Phòng, 2019)
Câu 98.
Cho hình lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
cạnh a. (tham khảo
hình vẽ bên). Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB
0
và BC
0
bằng
A.
a
√
3
3
. B.
a
√
2
2
. C. a
√
3. D. a
√
2.
A
A
0
B C
D
B
0
A
C
0
D
0
(KSCL Lần 1 Trường THPT Cộng Hiền - Hải Phòng - 2019)
Câu 99. Cho khối lập phương ABCD.A
0
B
0
C
0
D
0
. Gọi M là trung điểm của AD, φ là góc giữa hai
mặt phẳng (BM C
0
) và (ABB
0
A
0
). Khẳng định nào dưới đây đúng?
A. cos φ =
3
4
.
B. cos φ =
4
5
.
C. cos φ =
1
3
.
D. cos φ =
2
3
.
A
B
M
D
0
C
0
A
0
D C
B
0
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 65 TT Quốc Học Huế
Ð L
A
T
E
X Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(THPT Nghèn - Hà Tĩnh, 2019)
ĐÁP ÁN CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
1. B 2. B 3. C 4. B 5. B 6. C 7. D 8. B 9. C 10. C
11. A 12. B 13. A 14. D 15. C 16. A 17. D 18. D 19. C 20. B
21. C 22. D 23. A 24. C 25. B 26. A 27. D 28. A 29. B 30. A
31. A 32. C 33. C 34. C 35. A 36. A 37. C 38. D 39. B 40. B
41. A 42. A 43. D 44. C 45. B 46. B 47. C 48. D 49. A 50. C
51. D 52. D 53. D 54. D 55. C 56. C 57. A 58. A 59. B 60. B
61. D 62. C 63. D 64. A 65. D 66. B 67. B 68. B 69. C 70. A
71. D 72. D 73. B 74. C 75. B 76. D 77. B 78. D 79. D 80. B
81. D 82. A 83. A 84. C 85. A 86. A 87. B 88. B 89. A 90. B
91. A 92. B 93. D 94. A 95. C 96. D 97. D 98. A 99. D
161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 66 TT Quốc Học Huế
| 1/66
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Hướng tới kì thi THPTQG 2019 GÓC - KHOẢNG CÁCH §1.
Các dạng toán liên quan đến tính Góc
1. 1 Góc giữa hai đường thẳng
Góc giữa hai đường thẳng a và b trong không gian là góc giữa hai đường thẳng a0 và b0 cùng đi qua
một điểm và lần lượt song song với a và b. a a0 O b0 b
L Để xác định góc giữa hai đường thẳng a và b ta có thể lấy điểm O thuộc một trong hai đường
thẳng đó rồi vẽ một đường thẳng qua O và song song với đường thẳng còn lại. L #» #» #» #»
Nếu u và v lần lượt là vec-tơ chỉ phương của a và b, đồng thời ( u , v ) = α thì góc giữa hai
đường thẳng a và b bằng α nếu 0◦ ≤ α ≤ 90◦ và bằng 180◦ − α nếu 90◦ < α ≤ 180◦.
L Nếu a và b là hai đường thẳng song song hoặc trùng nhau thì góc giữa chúng bằng 0◦.
Xác định góc giữa hai đường thẳng trong không gian. Ta thường có hai phương pháp để giải quyết cho dạng toán này.
! ¹ Phương pháp 1: Sử dụng định nghĩa góc giữa hai đường thẳng, kết hợp sử dụng hệ thức
lượng trong tam giác (định lý cos, công thức trung tuyến).
¹ Phương pháp 2: Sử dụng tích vô hương của hai vec-tơ. Ví dụ 1. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 1 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Cho tứ diện ABCD có AB vuông góc với mặt phẳng √ A a 6
(BCD). Biết tam giác BCD vuông tại C và AB = , √ 2
AC = a 2, CD = a. Gọi E là trung điểm của AC (tham
khảo hình vẽ bên). Góc giữa hai đường thẳng AB và DE E bằng A. 45◦. B. 60◦. C. 30◦. D. 90◦. B D C  Hướng dẫn giải:
Gọi I là trung điểm của BC, suy ra EI k AB. A
Khi đó (AB, DE) = (EI, ED) = [ IED.  DC ⊥ B C (giả thiết) Ta có ⇒ DC ⊥ (ABC), DC ⊥ AB (AB ⊥ (BC D)) E
suy ra DC vuông góc với EC. Do đó √ B D AC2 3a2 a 6 DE2 = CD2 + EC2 = CD2 + = ⇒ DE = . 4 2 2 I √ AB a 6 a2 Ta có IE = = và BC2 = AC2 − AB2 = . C 2 4 2
Tam giác ICD vuông tại C nên BC2 9a2 DI2 = CD2 + IC2 = CD2 + = . 4 8
Áp dụng định lý cô-sin cho tam giác IDE, ta có 3a2 3a2 9a2 IE2 + DE2 − CD2 + − 1 cos [ IED = = 8 2 8 √ √ = ⇒ [ IED = 60◦. 2IE · DE a 6 a 6 2 2 · · 4 2
Vậy góc giữa hai đường thẳng AB và DE bằng 60◦.
Có thể chứng minh EI vuông góc với mặt phẳng (BCD), suy ra tam giác EID vuông tại I để ! tính góc [
IED đơn giản hơn mà không cần sử dụng định lý cô-sin.
Ví dụ 2. Cho tứ diện ABCD có AB vuông góc với mặt phẳng (BCD). Biết tam giác BCD √ a 6 √ vuông tại C và AB =
, AC = a 2, CD = a. Gọi E là trung điểm của AD (tham khảo 2 hình vẽ dưới đây). 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 2 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh A E B D C
Góc giữa hai đường thẳng AB và CE bằng A. 60◦. B. 45◦. C. 30◦. D. 90◦.  Hướng dẫn giải:
Gọi F là trung điểm của BD, suy ra EF k AB nên A (AB, CE) = (EF, CE).
Do AB ⊥ (BCD) nên EF ⊥ (BCD), suy ra 4EF C E vuông tại F .  C D ⊥ B C Mặt khác ⇒ CD ⊥ AC. B D C D ⊥ AB√ F 1 a 6 √ √ Ta có EF = AB = , AD = AC2 + CD2 = a 3. 2 4
4ACD vuông tại C và có E là trung điểm của AD nên √ C 1 a 3 CE = AD = . 2 2 √ EF 2 cos [ CEF = = ⇒ [ CEF = 45◦. EC 2 Vậy (AB, CE) = (EF, CE) = [ CEF = 45◦. Ví dụ 3.
Cho hình lăng trụ đứng tam giác ABC.A0B0C0 có đáy ABC là tam A0 √ C0 giác cân AB = AC = a, [
BAC = 120◦, cạnh bên AA0 = a 2. Tính B0
góc giữa hai đường thẳng AB0 và BC (tham khảo hình vẽ bên). A. 90◦. B. 30◦. C. 45◦. D. 60◦. A C B  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 3 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Dựng AP sao cho song song và bằng với CB như hình vẽ. A0 C0 Suy ra (BC, AB0) = (AP, AB0) . √ B0 Ta có AP = CB = a 3. √ √ Ta lại có AB0 = B0B2 + AB2 = a 3; √ √ A C B0P = B0B2 + P B2 = a 3.
Vậy 4AP B0 đều nên (BC, AB0) = (AP, AB0) = 60◦. P B Ví dụ 4.
Cho tứ diện đều ABCD có M là trung điểm của cạnh CD A
(tham khảo hình vẽ), ϕ là góc giữa hai đường thẳng AM và BC. Giá trị cos ϕ bằng √ √ 3 3 A. . B. . 6 √ 4 √ 2 2 D C. . D. . B 3 6 M C
 Hướng dẫn giải: Giả sử cạnh của tứ diện đều bằng a. Ta có: # » # » # » # » # » # » # » # » # » CB.AM
= CB · (CM − CA) = CB · CM − CB · CA a2 = CB · CM · cos \ ACM − CB · CA · cos [ ACB = − . 4 √ # » # » Ä # » # »ä BC · AM 3 cos ϕ = cos BC, AM = = . BC · AM 6 Ví dụ 5.
Cho tứ diện ABCD có AB vuông góc với mặt phẳng (BCD). √ A a 6 √
Biết tam giác BCD vuông tại C và AB = , AC = a 2, 2
CD = a. Gọi E là trung điểm của AD (tham khảo hình vẽ E bên).
Góc giữa hai đường thẳng AB và CE bằng B D A. 45◦. B. 60◦. C. 30◦. D. 90◦. C  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 4 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi H là trung điểm của BD. Khi đó EH k AB và EH ⊥ (BCD). A
Góc giữa AB và CE bằng góc giữa EH và EC và bằng \ HEC. √ √ 1 a 6 √ a 2 Ta có EH = AB = , BC = AC2 − AB2 = , E 2 4 √ 2 2(CB2 + CD2) − BD2 3a2 a 6 CH2 = = ⇒ CH = . 4 √ √ 8 4 CH a 6 a 6 B D Vì tan \ HEC = = ÷ = 1 nên \ HEC = 45◦. H EH 4 4
Vậy góc giữa AB và CE bằng 45◦. C
Ví dụ 6. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0. Góc giữa A0C0 và D0C là A. 120◦. B. 45◦. C. 60◦. D. 90◦.  Hướng dẫn giải: Ta có A0C0 k AC nên C B D A (A0C0, D0C) = (D0C, AC) .
Dễ thấy tam giác ACD0 là tam giác đều nên \ D0CA = 60◦, do đó C0 B0
(A0C0, D0C) = (D0C, AC) = 60◦. A0 D0 √
Ví dụ 7. Cho hình chóp S.ABC có SA = SB = SC = AB = AC = 1, BC = 2. Tính góc
giữa hai đường thẳng AB, SC. A. 45◦. B. 120◦. C. 30◦. D. 60◦.  Hướng dẫn giải:
Ta có AB2 + AC2 = 2 = BC2 ⇒ ∆ABC vuông tại A. S # » # » # » Ä# » # »ä AB AC − AS Ä # » # »ä AB · SC cos AB, SC = = # » # » AB · SC 1 · 1 # »# » # »# » = ABAC − ABAS = 0 − 1 · 1 · cos 60◦ A C 1 √ = − . 2 2 Ä # » # »ä B Suy ra AB, SC = 120◦.
Do đó góc giữa hai đường thẳng AB và SC
bằng 180◦ − 120◦ = 60◦. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 5 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 8. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 cạnh a. Gọi M, N, P lần lượt là trung
điểm các cạnh AB, BC, C0D0. Xác định góc giữa hai đường thẳng M N và AP . A. 60◦. B. 90◦. C. 30◦. D. 45◦.  Hướng dẫn giải:
Do AC song song với M N nên góc giữa hai đường thẳng M N và A0 B0
AP bằng góc giữa hai đường thẳng AC và AP . √ a 5 3a √ P Tính được P C = ; AP = ; AC = a 2. D0 C0 2 2
Áp dụng định lý cosin cho 4ACP ta có 9a2 5a2 √ AP 2 + AC2 − P C2 + 2a2 − 2 M B cos [ CAP = = 4 4 = A 2AP · AC 3a √ 2 2 · · a 2 N 2 ⇒ [ CAP = 45◦. D C
Vậy góc giữa hai đường thẳng M N và AP bằng 45◦.
Ví dụ 9. Cho hình chóp S.ABC có tất cả các cạnh đều bằng a. Gọi I, J lần lượt là trung
điểm của SA, BC. Tính số đo của góc hợp bởi IJ và SB. A. 45◦. B. 30◦. C. 60◦. D. 90◦.  Hướng dẫn giải: S I A C M J B
Gọi M là trung điểm của AB. Khi đó IM là đường trung bình của tam giác SAB nên IM k SB SB a a và IM = = . Tương tự M J = . 2 2 2
Mặt khác, dễ dàng chứng minh tam giác IBJ vuông tại J nên à √ √ √ Ç å2 a 3 a 2 a 2 IJ = IB2 − IB2 = − = . 2 2 2 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 6 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh √ a a 2 Tam giác IM J có M I = M J = , IJ =
nên là tam giác vuông cân tại M . Suy ra 2 2 (IJ, SB) = (IJ, IM ) = [ M IJ = 45◦ (do IM k SB).
Ví dụ 10. Tứ diện đều ABCD cạnh a, M là trung điểm của cạnh CD. Cô-sin của góc giữa AM và B √ D là √ √ √ 3 2 3 2 A. . B. . C. . D. . 6 3 3 6  Hướng dẫn giải:
Gọi N là trung điểm của BC. Do M N k BD nên góc giữa AM và A
BD bằng góc giữa AM và M N . Suy ra góc cần tìm là góc \ AM N . Ta có M A2 + M N 2 − AN 2 cos \ AM N = 2M A · M N √ √ Ç å2 Ç å2 a 3 a 2 a 3 + − D B 2 2 2 = √ M N a 3 a 2 · · C 2 2 √3 = . 6
Ví dụ 11. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a, cạnh bên SA vuông góc
với đáy, SA = a. Gọi M là trung điểm của SB. Góc giữa AM và BD bằng A. 45◦. B. 30◦. C. 90◦. D. 60◦.  Hướng dẫn giải: Cách 1. Ta có # » # » S Ä # » # »ä # » # » # »
2AM · BD = AS + AB BD = AB · BD √ √ a · a 2 2 = AB · BD · cos 135◦ = − = −a2. 2 Từ đó M # » # » a2 − Ä # » # »ä AM · BD cos AM ; BD = = 2 √ D AM · BD a 2 √ A · a 2 2 B 1 Ä # » # »ä C = − ⇒ AM ; BD = 120◦. 2
Vậy góc giữa AM và BD bằng 60◦.
Cách 2. Chọn hệ trục tọa độ Oxyz với O trùng A, các tia Ox, Oy, Oz lần lượt trùng với các tia
AB, AD, AS. Không mất tính tổng quát, giả sử a = 1. Khi đó ta có tọa độ các điểm A(0; 0; 0), 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 7 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh Å 1 1 ã # » Å 1 1 ã # »
B(1; 0; 0), D(0; 1; 0), S(0; 0; 1), M ; 0; . Từ đó AM = ; 0; , BD = (−1; 1; 0). Và 2 2 2 2 1 1 # » # » AM · BD (−1) + 0 · 1 + · 0 Ä # » # »ä 2 2 1 cos (AM ; BD) = cos AM ; BD = = = # » # » … √ AM · BD 1 1 2 + 0 + · 1 + 1 + 0 4 4 ⇒ (AM ; BD) = 60◦.
Ví dụ 12. Cho tứ diện ABCD. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của các cạnh BC và AD. √
Biết AB = CD = 2a, M N = a 3. Tính góc giữa hai đường thẳng AB và CD. A. 45◦. B. 90◦. C. 60◦. D. 30◦.  Hướng dẫn giải: 1
Gọi P là trung điểm AC ⇒ M P k AB, M P = AB = a và A 2 1 N P k CD, N P = CD = a. 2 (AB, CD) = (P M, P N ). N P M 2 + P N 2 − M N 2 a2 + a2 − 3a2 1 Ta có cos \ M P N = = = − . P 2P M · P N 2a2 2 Từ đó suy ra \
M P N = 120◦ ⇒ (AB, CD) = 60◦. B D M C Ví dụ 13.
Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 (tham khảo hình vẽ A0 B0
bên). Góc giữa hai đường thẳng AC và A0D bằng D0 C0 A. 45◦. B. 30◦. C. 60◦. D. 90◦. B A D C  Hướng dẫn giải:
Ta có: AC k A0C0 ⇒ (AC, A0D) = (A0C0, A0D). √
Mặt khác: A0C0 = A0D = DC0 = a 2 nên suy ra 4A0DC0 đều. A0 B0 Do đó (A0C0, A0D) = 60◦. 60◦ D0 C0 B A D C 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 8 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 14. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi tâm O, cạnh a, góc \ BAD =
60◦, có SO vuông góc với mặt đáy và SO = a. Khoảng cách từ O đến mặt phẳng (SBC) là √ √ √ √ a 57 a 57 a 45 a 52 A. . B. . C. . D. . 19 18 7 16  Hướng dẫn giải:
Gọi H là hình chiếu của O trên BC, K là hình chiếu S
của O trên SH. Khi đó ta có OK ⊥ (SBC) hay d(O, (SBC)) = OK. Ta có 1 1 1 1 1 1 D C = + = + + . OK2 SO2 OH2 SO2 OB2 OC2 K a O Do \ BAD = 60◦ nên \ OBC = 60◦, suy ra OB = , H √ 2 A B a 3 OC =
. Thay vào đẳng thức trên ta được OK = √ 2 a 57 . 19
Ví dụ 15. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD đáy ABCD là hình vuông, E là điểm đối
xứng với D qua trung điểm SA. Gọi M , N lần lượt là trung điểm của AE và BC. Góc giữa
hai đường thẳng M N và BD bằng A. 90◦. B. 60◦. C. 45◦. D. 75◦.  Hướng dẫn giải:
Do D đối xứng với E qua trung điểm của SA nên SDAE S
là hình bình hành, suy ra EA k SD. Ta có # » # » # » # » # » E # » AB + EC AB + ED + DC M N = = 2 2 # » # » # » # » D C AB + AD + SD + DC M = I 2 # » # » AC + SC O N = . 2 A B
Mà BD ⊥ AC và BD ⊥ SC (do BD ⊥ (SAC)) nên # » # » # » # » # » AC + SC BD · M N = BD · = 0. 2 Vậy (M N, BD) = 90◦. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 9 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh Ví dụ 16.
Cho tứ diện đều ABCD. Gọi M là trung điểm cạnh BC A
(tham khảo hình vẽ bên). Giá trị cô-sin của góc giữa hai
đường thẳng AB và DM bằng √ √ √ 3 3 3 1 A. . B. . C. . D. . 6 3 2 2 B D M C  Hướng dẫn giải: Gọi N là trung điểm AC. A
Gọi I là trung điểm M N .  M N k AB Ta có ⇒ (AB, DM ) = (M N, DM ). DI ⊥ M N N
Do vậy, cos(AB, DM ) = cos(M N, DM ) = cos \ IM D. √  3 √ I  DM = 3 Ta có 2 ⇒ cos \ IM D = . a 6 B D  M I = 4 M C Ví dụ 17.
Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A0B0C0 có AB = a và A C √ AA0 =
2a. Góc giữa hai đường thẳng AB0 và BC0 bằng B A. 30◦. B. 90◦. C. 45◦. D. 60◦. C0 A0 B0  Hướng dẫn giải:
Gọi I, H lần lượt là trung điểm của AB0 và A0C0. Khi đó IH là đường A C
trung bình của 4A0BC0 nên IH k BC0 ⇒ (AB0, BC0) = (AB0, IH). √ B √ a 3 3a Ta có AB0 = a 3, B0H = , AH = nên B0H2+HA2 = AB02, 2 2 hay 4HAB0 vuông tại H. I √ AB0 a 3 IH = = ⇒ ∆B0IH đều, suy ra C0 A0 2 2 H (AB0, BC0) = (AB0, IH) = \ B0IH = 60◦. B0 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 10 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 18. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A và S, SA
vuông góc với mặt phẳng đáy. Tính cô-sin góc giữa 2 đường thẳng SD và BC biết AD = √ 2 3a DC = a,AB = 2a, SA = . 3 1 2 3 4 A. √ . B. √ . C. √ . D. √ . 42 42 42 42  Hướng dẫn giải: S M A B D C
• Gọi M là trung điểm AB, ta có DM k BC. Do đó (BC, SD) = (DM, SD). √ 4a2 7a2 a 7 • Ta có SD2 = SA2 + AD2 = + a2 = ⇒ SD = √ . 3 3 3 √ 4a2 7a2 a 7 SM 2 = SA2 + AM 2 = + a2 = ⇒ SM = √ . 3 3 3 √
DM 2 = AM 2 + AD2 = a2 + a2 = 2a2 ⇒ DM = a 2. 7a2 7a2 DS2 + DM 2 − SM 2 + 2a2 − 3 3 • Ta có cos \ SDM = = 3 3 √ = √ = √ . 2 · DS · DM 7a √ 14 42 2 · · a 2 3
Ví dụ 19. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a, SA = a và vuông góc với
đáy. Gọi M là trung điểm của SB. Góc giữa hai đường thẳng AM và BD bằng A. 30◦. B. 60◦. C. 45◦. D. 90◦.  Hướng dẫn giải:
Lấy N là trung điểm SD, suy ra M N k BD, dẫn tới S (AM, BD) = (AM, M N ) = \ AM N . √ √ SB a 2 a 2 Vì SA ⊥ AB ⇒ AM = = . Tương tự AN = . 2 2 2 N
Lại có M N là đường trung bình của 4SBD nên ta có √ BD a 2 M N = =
. Suy ra 4AM N là tam giác đều, nên M 2 2 \ AM N = 60◦. A D B C 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 11 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 20. Cho tứ diện SABC có SA, SB, SC đôi một vuông góc và SA = SB = SC = a. # » # »
Gọi M là trung điểm của BC. Tính góc giữa hai vec-tơ SM và AB.  Hướng dẫn giải: A L Cách 1: # » # » # » # » SM · AB
Gọi α là góc giữa hai vec-tơ SM và AB, ta có cos α = . SM √ · AB √ √ BC a 2 Có BC = AB = SA2 + SB2 = a 2, SM = = . 2 2 # » # » N 1 # » # » # » # » Mặt khác ta có SM · AB = (SB + SC) · (SB − SA) 2 1 # » # » # » # » # » # » # » a2 =
(SB2 − SB · SA + SC · SB − SC · SA) = S 2 2 B a2 1 Vậy cos α = √ = ⇒ α = 60◦. M √ a 2 2 2 · a 2 · C 2 L Cách 2:
Gọi N là trung điểm của AC, ta dễ dàng chứng minh được 4SM N đều. # » # » # » # » # » # »
Có (SM , AB) = (SM , N M ) = (M S, M N ) = \ N M S = 60◦.
Ví dụ 21 (Thi thử, THPT chuyên KHTN Hà Nội, 2019). Cho tứ diện ABCD có √
AB = CD = a. Gọi M , N lần lượt là trung điểm của AD và BC. Biết M N = 3a,
góc giữa hai đường thẳng AB và CD bằng A. 45◦. B. 90◦. C. 60◦. D. 30◦.  Hướng dẫn giải:
Gọi P là trung điểm của AC. Khi đó, ta có A
P M k CD, P N k AB. Suy ra góc giữa AB và CD bằng góc giữa P M và P N . CD a AB a M Ta có P M = = , P N = = . 2 2 2 2 Xét tam giác P M N có P P M 2 + P N 2 − M N 2 cos \ M P N = B D 2 · P M · P N a2 a2 3a2 + − 1 N = 4 4 4 a a = − . 2 · · 2 C 2 2 Suy ra \ M P N = 120◦.
Suy ra góc giữa hai đường thẳng P M và P N bằng 180◦ − 120◦ = 60◦.
Vậy góc giữa hai đường thẳng AB và CD bằng 60◦. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 12 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh √
Ví dụ 22. Cho hình chóp S.ABC có SA = SB = SC = AB = AC = a 2 và BC = 2a.
Tính góc giữa hai đường thẳng AC và SB.  Hướng dẫn giải: S L Cách 1:
Ta có SAB và SAC là tam giác đều, ABC và SBC là tam
giác vuông cân cạnh huyền BC. M
Gọi M , N , P lần lượt là trung điểm của SA, AB, BC, ta
có M N k SB, N P k AC nên (AC, SB) = (N P, M N ). √ √ SB a 2 AC a 2 M N = = , N P = = . 2 2 2 2 BC √ AP = SP = = a, SA = a 2 A 2 C √ SA a 2 N
Nên 4SAP vuông cân tại P ⇒ M P = = . P 2 2
Vậy 4M N P đều ⇒ (AC, SB) = (N P, N M ) = \ M N P = B 60◦. L Cách 2: # » # » # » # » # » # » # » # » # »
AC · SB = (SC − SA) · SB = SC · SB − SA · SB = 0 − SA · SB · cos [ ASB = −a2. # » # » AC · S B a2 1 cos(AC, SB) = = √ √ = AC · SB a 2 · a 2 2 ⇒ (AC, SB) = 60◦.
1. 2 Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
Cho đường thẳng d và mặt phẳng (α). d A d0 ϕ O H α
L Trường hợp đường thẳng d vuông góc với mặt phẳng (α) thì ta nói rằng góc giữa đường thẳng
d và mặt phẳng (α) bằng 90◦.
L Trường hợp đường thẳng d không vuông góc với mặt phẳng (α) thì góc giữa đường thẳng d và
hình chiếu d0 của nó trên (α) gọi là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (α).
Để xác định góc giữa d và (P ), ta thường làm như sau 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 13 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
L Xác định giao điểm O của d và (P ).
L Lấy một điểm A trên d (A khác O). Xác định hình chiếu vuông góc (vuông góc) H của A
lên (P ). Lúc đó (d, (P )) = (d, d0) = \ AOH.
! Nếu ϕ là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (α) thì ta luôn có 0◦ ≤ ϕ ≤ 90◦.
Ví dụ 23. Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác vuông tại B, cạnh bên SA vuông góc √
với mặt phẳng đáy, AB = 2a, [
BAC = 60◦ và SA = a 2. Góc giữa đường thẳng SB và mặt phẳng (SAC) bằng A. 45◦. B. 30◦. C. 60◦. D. 90◦.  Hướng dẫn giải:
Gọi H là hình chiếu vuông góc của B lên AC ⇒ BH⊥(SAC) S
Xét tam giác ABH vuông tại H, ta có BH √ sin \ BAH = ⇒ BH = AB · sin 60◦ = a 3 √ AB √ SB = SA2 + AB2 = a 6.
Xét tam giác SBH vuông tại H, ta có H BH 1 sin \ BSH = = √ ⇒ \ BSH = 45◦ A C SB 2 Vậy [S \ B, (SAC)] = \ BSH = 45◦. B
Ví dụ 24. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh a, SA ⊥ (ABC), SA = √
a 2 . Tính góc α giữa SC và mặt phẳng (SAB). 2 A. α = 45◦. B. α = 30◦. C. α = 90◦. D. α = 60◦.  Hướng dẫn giải:
Gọi H là trung điểm AB ⇒ CH ⊥ AB mặt khác SA ⊥ S
CH ⇒ CH ⊥ (SAB) ⇒ (SC, (SAB)) = [ HSC √ √ … 3 a 3 SC = SA2 + AC2 = a ; CH = 2 2 √ HC 2 ⇒ sin [ HSC = = ⇒ α = 45◦. SC 2 A C H B Ví dụ 25. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 14 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Cho hình trụ đều ABCD.A0B0C0D0 có tất cả các cạnh đều bằng 1 B C
1 (tham khảo hình vẽ). Gọi ϕ là góc hợp bởi đường thẳng AC0 1A 1
với mặt phẳng (BCC0B0). Tính sin ϕ. √ √ 1 10 6 A. sin ϕ = . B. sin ϕ = . 4 √ 4 √ 3 13 C. sin ϕ = . D. sin ϕ = . B0 C0 4 4 A0  Hướng dẫn giải:
Gọi H là trung điểm của BC ta có ϕ = \ AC0H. √ √ H √ B C a 3 AH 6 Ta có AC0 = 2, AH = nên sin ϕ = = . 2 AC0 4 A B0 C0 A0
Ví dụ 26. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có đáy ABC là tam giác vuông cân tại B. √
Biết AB = a, BC0 = a 2. Tính góc hợp bởi đường thẳng BC0 và mặt phẳng (ACC0A0). A. 90◦. B. 45◦. C. 60◦. D. 30◦.  Hướng dẫn giải:
• Gọi H là trung điểm của AC. Do tam giác ABC vuông cân tại A H C
B nên BH ⊥ AC. Mặt khác ABC.A0B0C0 là lăng trụ đứng nên
CC0 ⊥ BH. Do đó BH ⊥ (ACC0A0). Suy ra góc giữa BC0 với mặt phẳng (ACC0A0) là góc \ BC0H. B √
• Ta có BC = AB = a nên AC = a 2. √ 1 a 2 Do đó HB = AC = . 2 2 HB 1 • sin \ BC0H = = nên \ BC0H = 30◦. A0 C0 BC0 2 B0 Ví dụ 27. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 15 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông có S
cạnh bằng a, cạnh bên SA vuông góc với mặt phẳng đáy
và SA = a. Gọi H, K lần lượt là hình chiếu vuông góc của H
A trên SB, SD (hình vẽ bên). Gọi α là góc tạo bởi đường K
thẳng SD và mặt phẳng (AHK), tính tan α. √ √ A. tan α = 3. B. tan α = 2. √ A B 1 3 C. tan α = √ . D. tan α = . 3 2 D C  Hướng dẫn giải:
Gọi L là giao điểm của SC và (AHK). S
Ta có AK ⊥ (SCD) và AH ⊥ (SBC) nên SC ⊥ (AKLH). Do đó L H (SD, (AHK)) = (SK, KL) = [ SKL = α. K Xét 4SAC ta có A B SA2 a2 a O SA2 = SL · SC ⇔ SL = = √ = √ . SC a 3 3 D C Mặt khác 4SLK ∼ 4SDC nên a √ · a LK SK SK · DC 2 a = ⇔ LK = = √ = √ . DC SC SC a 3 6 Xét 4SLK ta có a √ SL 3 √ tan α = = = 2. KL a √6 √ Vậy tan α = 2.
1. 3 Góc giữa hai mặt phẳng L Định nghĩa:
Góc giữa hai mặt phẳng là góc giữa hai đường m n
thẳng lần lượt vuông góc với hai mặt phẳng đó.
Hai mặt phẳng song song hoặc trùng nhau thì α β
góc giữa chúng bằng 0◦.
L Diện tích hình chiếu của một đa giác Cho đa giác H nằm trong mặt phẳng (α) có diện tích là
S và H 0 là hình chiếu vuông góc của H trên mặt phẳng (β). Khi đó diện tích S0 của hình H 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 16 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
được tính theo công thức như sau: S0 = S · cos ϕ
với ϕ là góc giữa (α) và (β).
L Cách xác định góc của hai mặt phẳng cắt nhau
Bước 1. Tìm giao tuyến c của (α) và (β). β
Bước 2. Tìm hai đường thẳng a, b lần lượt thuộc hai mặt phẳng và c
cùng vuông góc với c tại một điểm. a I α
Bước 3. Góc giữa (α) và (β) là góc giữa a và b. b
Muốn tìm góc giữa hai mặt phẳng ta có thể tìm góc giữa hai nửa đường thẳng lần lượt nằm
trên hai mặt phẳng và vuông góc với giao tuyến của chúng.
Một số trường hợp thường gặp:
¹ Trường hợp 1: ∆ABC = ∆DBC. A C D I B
Gọi I là chân đường cao của ∆ABC.
Nối DI. Vì ∆ABC = ∆DBC nên DI ⊥ BC. ⇒ ((AB \ C), (DBC)) = [ AID.
¹ Trường hợp 2: Xét góc giữa hai mặt phẳng (MAB) và (NAB) với 4MAB và 4NAB cân có cạnh đáy AB. N B M I A 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 17 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi I là trung điểm AB. Khi đó N I ⊥ AB và M I ⊥ AB. ⇒ ((M \ AB), (N AB)) = \ M IN .
¹ Trường hợp 3: Hai mặt phẳng cắt nhau (α) ∩ (β) = ∆. B I A
Tìm giao tuyến ∆ của hai mặt phẳng.
Dựng AB có hai đầu mút nằm ở trên hai mặt phẳng và vuông góc với một mặt. (giả sử là (β)).
Chiếu vuông góc của A hoặc B lên ∆ là điểm I. ⇒ [
AIB là góc giữa hai mặt phẳng.
¹ Trường hợp 4: Nếu a ⊥ (α); b ⊥ (β) thì ((\ α), (β)) = [ (a, b).
¹ Trường hợp 5: Trường hợp khó vẽ được góc giữa hai mặt phẳng thì có thể dùng công thức
phép chiếu diện tích đa giác. Ví dụ 28.
Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A0B0C0D0 có AB = a, A0 D0 √ √
BC = a 2, AA0 = a 3. Gọi α là góc giữa hai mặt phẳng
(ACD0) và (ABCD) (tham khảo hình vẽ dưới đây). Giá B0 C0 trị tan α bằng √ √ √ 2 6 2 3 2 A. . B. . C. 2. D. . 3 3 2 A D B C  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 18 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh Kẻ DO vuông góc với AC. A0 D0
Mà ta có AC ⊥ DD0 nên AC ⊥ D0O.
Do đó, [(ACD0), (ABCD)] = (D0O, DO) = \ D0OD = α. B0 C0
Xét tam giác ACD vuông tại D, đường cao DO, ta có 1 1 1 1 1 3 = + = + = , DO2 AD2 CD2 2a2 a2 2a2 A D √ O a 6 suy ra DO = . 3 B C
Tam giác D0DO vuông tại D, ta có √ √ DD0 a 3 3 2 tan α = = √ = . DO a 6 2 3
Ví dụ 29. Cho hình chóp S.ABC có SA vuông góc với đáy, SA = 2BC và [ BAC = 120◦.
Hình chiếu của A trên các đoạn SB, SC lần lượt là M , N . Tính góc giữa hai mặt phẳng (ABC)và (AM N ). A. 45◦. B. 15◦. C. 30◦. D. 60◦.  Hướng dẫn giải:
Đặt BC = a. Dựng đường kính AD của đường tròn ngoại tiếp đáy. S  C D ⊥ AC Ta có
⇒ CD ⊥ (SAC) ⇒ CD ⊥ AN . M C D ⊥ SA
Mà AN ⊥ SC ⇒ AN ⊥ (SCD) ⇒ AN ⊥ SD.
Tương tự ta chứng minh SD ⊥ AM . Suy ra SD ⊥ (AM N )
lại có SA ⊥ (ABC) nên ((AHK), (ABC)) = (SD, SA) = N A B [ ASD. √ BC 2a 3 Ta có AD = = . sin A 3 √ D 2a 3 √ AD 3 tan [ ASD = = 3 = ⇒ [ ASD = 30◦. C SA 2a 3 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 19 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh Ví dụ 30. Cho hình chóp S.ABCD S
có đáy là hình vuông cạnh a, cạnh bên
SA = a và vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi M
M , N lần lượt là trung điểm SB và SD (tham N
khảo hình vẽ), α là góc giữa hai mặt phẳng
(AM N ) và (SBD). Giá trị sin α bằng A B √ √ 2 2 2 A. . B. . 3 √ 3 D C 7 1 C. . D. . 3 3  Hướng dẫn giải:
Gọi O là trung điểm của BD. S
Gọi I = M N ∩ SO, P = AI ∩ SC.  S B ⊥ AM Ta có
⇒ AM ⊥ (SBC) ⇒ AM ⊥ SC. BC ⊥ AM Tương tự ta có AN ⊥ SC P M Suy ra SC ⊥ (AM N ) I  N M N k B D Mặt khác ⇔ M N ⊥ (SAO). BD ⊥ (SAO)
Suy ra góc giữa hai mặt phẳng (AM N ) và (SBD) là A B
góc giữa AI và SO hay là ‘ SIP = α. O
Xét tam giác vuông SIP vuông tại P . Ta có. √ 1 6 D C SI = SO = a. 2 4 √ SA2 3 SP = =
a (áp dụng hệ thức lượng cho tam SC 3 giác vuông SAC). √ SP 2 2 sin α = = . SI 3
Ví dụ 31. Cho hình chóp S.ABCD có SA ⊥ (ABC), đáy ABC là tam giác vuông tại C. Cho [ ASC = 60◦, [
BSC = 45◦, sin của góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SBC) bằng √ √ √ √ 6 7 42 6 A. . B. . C. . D. . 4 7 7 3  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 20 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Dựng AE ⊥ SB, AF ⊥ SC. Dễ dàng chứng minh được SB ⊥ S (AEF ). E
Góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SBC) là góc [ AEF . √ √
Giả sử SA = 1 ⇒ SC = 2, BC = 2, AC = 3 và AB = 7, SB = √ 2 2. √ √ F 3 14 A B Từ đó có AF = , AE = . 2 4 √42
Tam giác AF E vuông tại F nên sin [ F EA = . 7 C Ví dụ 32.
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a, S
SA = a và vuông góc (ABCD). Gọi M là trung điểm
của BC (tham khảo hình vẽ bên). Tính côsin của góc
giữa hai mặt phẳng (SM D) và (ABCD). 3 2 2 1 A. √ . B. √ . C. . D. √ . A 10 5 3 5 B M C D  Hướng dẫn giải:
Kéo dài DM cắt AB tại E. Kẻ AH ⊥ DM S
(H ∈ DM ). Khi đó B là trung điểm của AE ,góc [
SHA là góc giữa (SM D) và đáy. AD · AE 2a Ta có AH = √ = √ . AD2 + AE2 5 √ SA 5 A B tan [ SHA = = ⇒ cos [ SHA = E AH 2 1 2 H = . M 1 + tan2 [ SHA 3 C D
Ví dụ 33. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn √
đường kính AB = 2a, SA = a 3 và vuông góc với mặt phẳng (ABCD). Côsin của góc giữa
hai mặt phẳng (SAD) và (SBC) bằng √ √ √ √ 2 2 2 2 A. . B. . C. . D. . 2 3 4 5  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 21 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi I là giao điểm của AD và BC. S  B D ⊥ AD Ta có ⇒ BD ⊥ (SAD). BD ⊥ SA
Mà SI ⊂ (SAD) nên BD ⊥ SI. Kẻ DE ⊥ SI tại E.  S I ⊥ DE Ta có
⇒ SI ⊥ (BDE) ⇒ SI ⊥ BE. SI ⊥ BD
Suy ra góc giữa (SAD) và (SBC) là góc giữa DE và A B E BE. √ √ SA 3 Tính: BD = a 3, sin √ ‘ AIS = = , C SI 7 √ D a 3 DE = DI · sin √ ‘ AIS = , 7√ √ 2 6 I BE = BD2 + DE2 = √ . 7 √ √ √ DE a 3 7 2 Khi đó cos \ BED = = · √ = . BE 7 2a 6 4
1. 4 Một số bài toán áp dụng phương pháp tọa độ trong không gian
Ví dụ 34 ( THPT Nghèn - Hà Tĩnh, 2019). Cho khối lập phương ABCD.A0B0C0D0.
Gọi M là trung điểm của AD, φ là góc giữa hai mặt phẳng (BM C0) và (ABB0A0). Khẳng
định nào dưới đây đúng? 3 A. cos φ = . A B 4 4 M B. cos φ = . 5 1 C. cos φ = . D C 3 2 D. cos φ = . 3 A0 B0 D0 C0  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 22 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
• Cách 1: Tính góc theo công thức diện tích hình chiếu . A B
Do ABCD.A0B0C0D0 là hình lập phương ⇒ M A, CB, C0B0 cùng M
vuông góc với (ABB0A0) ⇒ 4M BC0 có hình chiếu vuông góc lên D C
mặt phẳng (ABB0A0) là 4ABB0. S4ABB0
Ta có S4ABB0 = S4MBC0 · cos φ ⇒ cos φ = . S A0 B0 4M BC0 Xét tam giác M BC0, ta có √ √ a2 5a D0 C0 M B = M A2 + AB2 = + a2 = . 4 2 √ C0B = 2a. √ a2 3 M C0 = DM 2 + DC02 = + 2a2 = a. 4 2 M B + M C0 + BC0 Đặt p = . 2
Áp dụng công thức Hê-rông ta có » 3a2 S4MBC0 =
p(p − M C0)(p − M B)(p − BC0) = . 4 a2 S4ABB0 1 3a2 2 Mặt khác S4ABB0 = ⇒ cos φ = = a2 : = . 2 S4MBC0 2 4 3
• Cách 2:Phương pháp tọa độ hóa .
Không mất tính tổng quát, ta giả sử AB = 1.
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz với các tọa độ các điểm như sau:
A0(0, 0; 0), B0(0; 1; 0), D0(1; 0; 0), A(0; 0; 1). Å 1 ã Khi đó ta có B(0; 1; 1), M ; 0; 1 , C0(1; 1; 0). 2 # » # » Å 1 ã Å ã î # » # »ó 1
Ta có BC0 = (1; 0; −1), BM = ; −1; 0 , BC0; BM = −1; − ; −1 . 2 2
Từ đây suy ra véc-tơ pháp tuyến của các mặt phẳng (ABB0A0) và (BC0M ) lần lượt là #» #» Å 1 ã
n 1 = (1; 0; 0), n 2 = 1; ; 1 . 2 1 1 · 1 + 0 · + 0 · 1 | #» n 1 · #» n 2| 2 2 Ta có cos φ = = = . | #» n 1| · | #» n 2| √ Å 1 ã2 3 12 + 02 + 02 · 12 + + 1 2 2 Vậy cos φ = . 3 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 23 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ưu điểm của hai cách tính này là không phải dựng góc
a) Cách 1, mở tư duy vì thường ta chỉ chú ý việc chuyển bài toán tính diện tích thiết diện
thành bài toán tính góc mà ít khi nghĩ đến hướng ngược lại. Đặc biệt ở đây ta chỉ cần !
“một phần thiết diện ” chính là 4BC0M . Việc tính diện tích tam giác này là khá đơn giản.
b) Cách 2, nhấn mạnh việc tọa độ hóa bài toán liên quan đến hình lập phương là hướng đi
tốt. Không cần nhiều tư duy hình.
Ví dụ 35 (Thi thử, THPT Thiệu Hóa - Thanh Hóa, 2019). Cho hình lăng trụ đứng
ABC.A0B0C0 có AB = AC = BB0 = a, [
BAC = 120◦. Gọi I là trung điểm của CC0. Tính
cosin của góc tạo bởi hai mặt phẳng (ABC) và (AB0I). √ √ √ √ 2 3 5 30 3 A. . B. . C. . D. . 2 12 10 2  Hướng dẫn giải: B0 C0 y A0 I √ B a 3 2 B C a x a A C − A 2
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz sao cho A ≡ O, C thuộc tia Ox, A0 thuộc tia Oy và B thuộc góc phần
tư thứ II của mặt phẳng tọa độ Oxy. √ √ Ç å Ç å a a 3 a a 3 a Khi đó, A(0; 0; 0), B − ; ; 0 , C(a; 0; 0), B0 − ; ; a , I a; 0; . 2 2 2 2 2 Ta có: √ √ # » Ç å Ç å a a 3 # » î # » # »ó a2 3 • #» AB = − ; ; 0
và AC = (a; 0; 0) suy ra n1 = AB, AC = 0; 0; − . 2 2 2 √ √ √ √ # » Ç å Ç å Ç å a a 3 # » a2 3 î # » # »ó a2 3 5a2 a2 3 • #» AB0 = − ; ; 0 và AI = 0; 0; − suy ra n2 = AB0, AI = ; ; − . 2 2 2 4 4 2 #» #»
Hai mặt phẳng (ABC) và (AB0I) lần lượt nhận n1 và n2 làm véc-tơ pháp tuyến.
Gọi ϕ là góc giữa hai mặt phẳng (ABC) và (AB0I), ta có √ #» #» | #» n 30 cos ϕ = | cos(n 1 · #» n2| 1, n2)| = = . | #» n1| · | #» n2| 10 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 24 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 36 ( Hà Huy Tập, 2019). Cho hình chóp S.ABCD. đáy là hình thang vuông tại A
và B, AB = BC = a, AD = 2a. Biết SA vuông góc với đáy (ABCD), SA = a. Gọi M , N lần
lượt là trung điểm SB, CD. Tính sin góc giữa đường thẳng M N và mặt phẳng (SAC). √ √ √ √ 3 5 2 5 5 55 A. . B. . C. . D. . 10 5 5 10  Hướng dẫn giải:
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz như hình vẽ. Ta có A(0; 0; 0), z a a
S(0; 0; a), C(a; a; 0), D(0; 2a; 0),B(a; 0; 0), M ; 0; , 2 2 S Å a 3a ã N ; ; 0 . 2 2 î # » # »ó Ta có AS, AC
= a2(−1; 1; 0), do đó mặt phẳng M
(SAC) có véc-tơ pháp tuyến là (−1; 1; 0). Mặt khác # » 3a a A y M N = (0;
; − ), suy ra đường thẳng M N có véc-tơ 2 2 D chỉ phương (0; 3; −1). B N
Gọi ϕ là góc giữa đường thẳng M N và (SAC), ta có C x √
|−1 · 0 + 1 · 3 + 0 · (−1)| 3 5 sin ϕ = = .
p(−1)2 + 12 + 02 · p02 + 32 + (−1)2 10
Ví dụ 37 (Thi thử, Chuyên Sơn La). Cho lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có đáy ABC là
tam giác cân với AB = AC = a và [
BAC = 120◦, cạnh bên BB0 = a, gọi I là trung điểm
CC0. Côsin góc giữa (ABC) và (AB0I) bằng: √ √ √ 20 √ 30 30 A. . B. 30. C. . D. . 10 10 5  Hướng dẫn giải: z A0 C0 B0 I x y A C O B 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 25 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi O là trung điểm BC, ta có: √
BC2 = AB2 + AC2 − 2AB.AC cos 120◦= a2 + a2 − 2a · a cos 120◦= 3a2 ⇒ BC = a 3. √ … 3 a
Tam giác AOB vuông tại O có: AO = AB2 − BO2 = a2 − a2 = . 4 2
Chọn hệ trục Oxyz (như hình vẽ). Ta có: √ √ Ç å Ç å a 3 3 a A ; 0; 0 , B0 0; − a; a , I 0; a; . 2 2 2 2 #»
Mặt phẳng (ABC) có một VTPT k = (0; 0; 1). √ √ # » Ç å Ç å a 3 # » a 3 a AB0 = − ; − a; a , AI = − ; a; . 2 2 2 2 2 √ √ Ç å √ √ î # » # »ó 3 3 1 3 1 ä ⇒ AB0, AI = − a2; − a2; − a2 = − a2 Ä3 3; 1; 2 3 . 4 4 2 4 #» √ √ Ä ä
Mặt phẳng (AB0I) có một VTPT n = 3 3; 1; 2 3 . #» √ k · #» n Ä #» #»ä 30
cos ((ABC), (AB0I)) = cos k , n = = . #» k · | #» n | 10 §2. Khoảng cách
2. 1 Khoảng cách từ một điểm tới một đường thẳng
Để tính khoảng cách từ điểm O tới đường thẳng (d), ta thực hiện các bước sau:
• Trong mặt phẳng (O; d), hạ OH ⊥ (d) tại H.
• Tính độ dài OH dựa trên các công thức về hệ O
thức lượng trong tam giác, tứ giác và đường tròn. H
Ví dụ 1. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B, cạnh bên SA vuông 2a
góc với đáy và SA = 2a, AB = BC = a. Gọi M là điểm thuộc AB sao cho AM = . Tính 3
khoảng cách d từ S đến đường thẳng CM. √ √ √ √ 2a 110 a 10 a 110 2a 10 A. d = . B. d = . C. d = . D. d = . 5 5 5 5  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 26 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Trong (SM C) kẻ SH ⊥ M C tại H.  S M C ⊥ S H Có
⇒ M C ⊥ (SAH) ⇒ M C ⊥ AH. M C ⊥ SA 1 a2
Diện tích tam giác ABC là SABC = AB · BC = · 2 2 1 a2
Diện tích tam giác M BC là SMBC = M B · BC = · 2 6 a2 a2 a2 ⇒ SAMC = SABC − SMBC = − = · 2 6 3√ A C √ 10a Xét 4BM C ⇒ M C = M B2 + BC2 = · √ 3 M H 2SAMC 2a 10 Độ dài cạnh AH = = · M C 10 B √ √ a 110 Xét 4AHS ⇒ SH = AH2 + SH2 = · 5
Ví dụ 2. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 có cạnh bằng a. Khoảng cách từ điểm A
đến đường thẳng B0D bằng √ √ √ √ a 3 a 6 a 6 a 3 A. . B. . C. . D. . 2 3 2 3  Hướng dẫn giải: 
AD ⊥ AB (AB C D là h.vuông) Vì C0 D0
AD ⊥ AA0 (ADD0A0 là h.vuông)
⇒ AD ⊥ (ABB0A0) ⇒ AD ⊥ AB0.
Trong 4ADB0 vuông tại A ta vẽ đường cao AH. Vậy AH = d (A, B0D). A0 A B0
Theo hệ thức lượng trong 4ADB0 H 1 1 1 1 1 = + = + D C AH2 AD2 AB02 a2 2a2 √ a 6 Suy ra AH = . 3 A B
Ví dụ 3. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh 1. Tam giác SAB đều
và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy (ABCD). Tính khoảng cách từ A đến (SCD). √ √ 21 2 3 √ A. 1. B. . C. . D. 2. 7 3  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 27 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi H là trung điểm của AB ⇒ SH ⊥ (ABCD). S
Gọi K là trung điểm của CD ⇒ HK ⊥ CD ⇒ CD ⊥ (SHK).
Trong mặt phẳng (SHK) dựng HI ⊥ SK ⇒ HI ⊥ (SCD). I
Ta có AH k (SCD) ⇒ d (A, (SCD)) = d (H, SCD) = HI. √3 A Tam giác SAB đều ⇒ SH = và HK = 1. D 2 √ 1 1 1 21 H K Xét ∆SHK có = + ⇒ HI = . HI2 SH2 HK2 7 B C
Ví dụ 4. Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a, G là trọng tâm tam giác
ABC. Góc giữa mặt bên với đáy bằng 60◦. Khoảng cách từ điểm G đến mặt phẳng (SBC) bằng a a 3a 3a A. . B. . C. . D. . 2 4 4 2  Hướng dẫn giải: Gọi I là trung điểm BC. S
Trong mặt phẳng (SAI), kẻ GH ⊥ SI (1)  B C ⊥ AI Ta có:
⇒ BC ⊥ (SAI) ⇒ BC ⊥ GH (2). BC ⊥ SI
Từ (1), (2) ⇒ GH ⊥ (SBC) ⇒ d (G; (SBC)) = GH.  H (SBC) ∩ (ABC) = BC    A C  Có: SI ⊥ BC ⇒ ((SBC); (ABC)) = G I    AI ⊥ BC B (SI; AI) = ‘ SIA = ‘ SIG = 60◦. √ √ √ 1 a 3 a 3 3 Ta có GI = AI = ⇒ GH = GI sin 60◦ = · = 3 6 6 2 a . 4
Ví dụ 5. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B, SA vuông góc với √ mặt đáy và SA = AB =
3. Gọi G là trọng tâm của tam giác SAB. Khoảng cách từ G đến mặt phẳng (SBC) bằng √ √ √ 6 6 √ 6 A. . B. . C. 3. D. . 3 6 2  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 28 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh S G M C A B
Gọi M là trung điểm của SB ⇒ AM ⊥ SB (vì tam giác SAB cân).  B C ⊥ AB Ta có
⇒ BC ⊥ (SAB) ⇒ BC ⊥ AM . BC ⊥ SA  AM ⊥ S B Và
⇒ AM ⊥ (SBC) ⇒ GM ⊥ (SBC) tại M . AM ⊥ BC Do đó d (G, (SBC)) = GM . √ √ √ √ SB 6 AM 6 SB = AB 2 = 6, AM = = ⇒ GM = = . 2 2 3 6
2. 2 Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng Phương pháp
Cho mặt phẳng (α) và một điểm O, gọi H là hình chiếu vuông góc của O
điểm O trên mặt phẳng (α). Khi đó khoảng cách OH được gọi là khoảng
cách từ điểm O đến mặt phẳng (α), kí hiệu d (O, (α)) = OH M H α
Tính chất 1. Nếu đường thẳng d song song với mặt phẳng (P ) thì khoảng cách từ mọi điểm trên
đường thẳng d đến mặt phẳng (P ) là như nhau. # » # »
Tính chất 2. Nếu AM = kBM thì d(A, (P )) = |k|d(B, (P )), trong đó (P ) là mặt phẳng đi qua M .
Ví dụ 6. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông, AB = AC = a. Biết tam giác SAB có [
ABS = 60◦ và nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt đáy. Tính khoảng cách
d từ điểm A đến mặt phẳng (SBC) theo a. √ √ a 21 √ √ a 3 A. d = . B. d = 3 3. C. d = 2a 3. D. d = . 7 2 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 29 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh CA ⊥ AB     Ta có (ABC) ⊥ (SAB) ⇒ CA ⊥ (SAB). C    (ABC) ∩ (SAB) = AB
Kẻ AK ⊥ SB tại K và AH ⊥ CK tại H.  S B ⊥ AK Ta có
⇒ SB ⊥ (ACK) ⇒ SB ⊥ AH. H SB ⊥ C A  AH ⊥ C K Do
⇒ AH ⊥ (SBC) ⇒ d(A; (SBC)) = AH. A S AH ⊥ SB √ a 3 K
Xét 4ABK, ta có AK = AB · sin \ ABK = a sin 60◦ = . 2 B √ 1 1 1 7 a 21 Xét 4ACK, ta có = + = ⇒ AH = . AH2 AK2 AC2 3a2 7 Ví dụ 7.
Cho hình chóp tứ giác S.ABCD có đáy ABCD là S √
hình chữ nhật cạnh AB = a, AD = a 2, cạnh bên
SA vuông góc với mặt phẳng (ABCD), góc giữa
SC và mặt phẳng (ABCD) bằng 60◦. Gọi M là
trung điểm của cạnh SB (tham khảo hình vẽ). Tính M
khoảng cách từ điểm M tới mặt phẳng (ABCD). a A A. d (M, (ABCD)) = . D 2 3a B. d (M, (ABCD)) = . 2 √ C. d (M, (ABCD)) = 2a 3. √ B C D. d (M, (ABCD)) = a 3.
 Hướng dẫn giải: Do SA ⊥ (ABCD) suy ra góc giữa SC và đáy là [ SCA = 60◦. (1) √
Do ABCD là hình chữ nhật nên AC = a 3. (2)
Trong tam giác vuông SAC có SA = AC · tan 60◦ = 3a. 1 3a
Do M là trung điểm cạnh SB nên d(M, (ABCD)) = d(S, (ABCD)) = . 2 2
Ví dụ 8. Cho hình chóp đều S.ABCD, cạnh đáy bằng a, góc giữa mặt bên và mặt đáy là
60◦. Tính khoảng cách từ điểm B đến mặt phẳng (SCD). √ √ a a 3 a 3 a A. . B. . C. . D. . 4 4 2 2  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 30 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Trong đó H là hình chiếu vuông góc của O lên (SCD), ta có S d (B; (SCD)) BD =
= 2 ⇒ d (B; (SCD)) = 2.d (O; (SCD)) = 2OH d (O; (SCD)) OD H
Gọi I là trung điểm của CD ta có  A D S I ⊥ C D ⇒ 60◦
((SCD) ; (ABCD)) = (OI; SI) = ‘ SIO = 60◦. I OI ⊥ C D O √ B C a 3
Xét tam giác SOI vuông tại O ta có SO = OI. tan 60◦ = · 2
Do SOCD là tứ diện vuông tại O nên 1 1 1 1 2 2 4 16 = + + = + + = · OH2 OC2 √ OD2 OS2 a2 a2 √ 3a2 3a2 a 3 a 3 ⇒ OH = ⇒ d (B; (SCD)) = · 4 2
Ví dụ 9. Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a, cạnh bên bằng 2a. Khoảng
cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC) bằng √ √ √ √ a 165 a 165 a 165 2a 165 A. . B. . C. . D. . 30 45 15 15  Hướng dẫn giải:
Gọi O là tâm của tam giác đều ABC và H là trung điểm của BC. S s √ √ √ Ç å2 2 a 3 a 33 Ta có SO = SA2 − AO2 = (2a)2 − · = . 3 2 3 s √ √ √ Ç å2 Ç å2 a 33 1 a 3 Ta có SH = SO2 + OH2 = + · = 3 3 2 √ a 15 . 2 K A Cách 1. √ √ √ C 1 1 a 33 a2 3 a3 11 Tính VS.ABC = · SO · S4ABC = · · = . O 3 3 3 √ 4 12 H a3 11 √ 3V 3 · S.ABC a 165 Vậy d[A, (SBC)] = = 12 √ = . B S4SBC 1 a 15 15 · · a 2 2 Cách 2. d[A, (SBC)] AH Ta có =
= 3. Trong (SAH) vẽ OK ⊥ SH. d[O, (SBC)] OH  B C ⊥ AH Ta có
⇒ BC ⊥ (SAH) ⇒ BC ⊥ OK. BC ⊥ SO
Mà OK ⊥ SH ⇒ OK ⊥ (SBC). Khi đó OK = d[O, (SBC)]. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 31 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Vì 4SOH vuông tại O có OK là đường cao √ 1 1 1 1 1 a 165 = + = + ⇒ OK = . OK2 SO2 OH2 11 a2 45 a2 3 12 √ √ a 165 a 165 Do đó d[A, (SBC)] = 3 · = . 45 15
Ví dụ 10. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 có cạnh bằng a. Khoảng cách từ điểm D
đến mặt phẳng (AD0B0) bằng √ √ √ a 3 a 2 a 6 A. . B. . C. . D. a. 3 2 6  Hướng dẫn giải:
Gọi O, O0 lần lượt là tâm của các mặt (A0B0C0D0) và A D ADD0A0.
Gọi H là hình chiếu vuông góc của A0 lên AO. B C
Do A0B0C0D0 là hình vuông nên A0C0 ⊥ B0D0 (1) O0
AA0 ⊥ (A0B0C0D0) ⇒ AA0 ⊥ B0D0 (2)
Từ (1) và (2) suy ra B0D0 ⊥ AA0O. H Kẻ A0H ⊥ AO (3) A0 D0
Vì B0D0 ⊥ (AA0O) ⇒ B0D0 ⊥ AH (4) O
Từ (3) và (4) suy ra A0H ⊥ (AB0D0) B0 C0 ⇒ A0H = d(A0, (AB0D0)). √ √ √ A0C0 a 2 A0C0 = A0D02 + D0C02 = a 2 ⇒ A0O = = . 2 2 √ A0A · A0O A0A · A0O a 3
Trong tam giác vuông AA0O có AH = = √ = . AC A0A2 + A0O2 3 √ a 3
Ta có : d (D, (AB0D0)) = d (A0, (AB0D0)) = A0H = . √ 3 a 3 Vậy d (D, (AB0D0)) = . 3 √
Ví dụ 11. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thoi tâm O cạnh AB = 2a 3, góc \ BAD
bằng 120◦. Hai mặt phẳng SAB và SAD cùng vuông góc với đáy. Góc giữa mặt phẳng (SBC)
và (ABCD) bằng 45◦. Tính khoảng cách h từ O đến mặt phẳng (SBC). √ √ √ a 3 3a 2 a 2 A. h = . B. h = . C. h = . D. h = 3a. 2 4 3  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 32 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh   (S AB ) ⊥ (AB C D) Vì ⇒ SA ⊥ (ABCD). Từ giả S (SAD) ⊥ (ABC D)
thiết ta suy ra ∆ABC đều và ∆SBC cân tại S.
Gọi M là trung điểm của BC. Ta có AM ⊥ BC và
SM ⊥ BC do đó ((SBC), (ABCD)) = \ SM A = 45◦.
Gọi I là trung điểm của AM suy ra OI k BC ⇒ H
OI k (SBC). Do đó d (O, (SBC)) = d (I, (SBC)) . A ◦
Gọi H là hình chiếu vuông góc của I lên SM, ta có 120 B I ◦ 45 d (I, (SBC)) = IH. M O
Vì ∆ABC đều và ∆SAM vuông cân nên √ √ D C 2a 3 · 3 √ AM = SA = = 3a ⇒ SM = 3a 2. 2 IM · SA
Vì ∆HIM ∼ ∆SAM nên IH = = SM 1 √ 3a · 3a 2 3a 2 √ = . 3a 2 4 Ví dụ 12.
Cho khối chóp S.ABCD có SA ⊥ (ABC), tam giác ABC đều cạnh √ S a3 3
a và thể tích khối chóp S.ABC bằng (tham khảo hình vẽ bên). 12
Tính khoảng cách h từ điểm A đến mặt phẳng (SBC). √ √ √ a 3 2a a 3 a 3 A C A. h = . B. h = √ . C. h = . D. h = √ . 7 7 2 7 B  Hướng dẫn giải:
Gọi H, K lần lượt là hình chiếu của A lên BC và SH. S Ta có d (A, (SBC)) = AK. √ a3 3 K 1 3V • V S.ABC 4 S.ABC = SABC · SA ⇒ SA = = √ = a. A C 3 SABC a2 3 H 4
• Xét tam giác SAH vuông tại A có B √ 1 1 1 1 4 7 a 21 = + = + = ⇔ a = . AK2 SA2 AH2 a2 3a2 3a2 7 √
Ví dụ 13. Cho hình chóp S.ABCD với đáy là hình chữ nhật có AB = a, BC = a 2, √
SA ⊥ (ABCD) và SA = a 3. Gọi M là trung điểm của SD và (P ) là mặt phẳng đi qua
B, M sao cho (P ) cắt mặt phẳng (SAC) theo một đường thẳng vuông góc với BM . Khoảng 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 33 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
cách từ điểm S đến (P ) bằng √ √ √ √ 2a 2 a 2 a 2 4a 2 A. . B. . C. . D. . 3 9 3 9  Hướng dẫn giải:
Gọi O là tâm hình chữ nhật ABCD. G là giao điểm S của SO và BM .
Suy ra G là trọng tâm của tam giác SAC và SBD.
Gọi N là giao điểm của (P ) và SA. H là hình chiếu M N
vuông góc của B lên AC. K là hình chiếu vuông góc G K của H lên BG. √ A D 1 1 √ a 3 Ta có OA = AC = AB2 + BC2 = . I H 2 2 2 √ O 1 a 2
Gọi I là trung điểm AB ⇒ OI = · BC = . B C 2 2 √ 1 1 OI · AB a 6 SABO = · OI · AB = · BH · OA ⇒ BH = = . 2 2 √ AO 3 √ a 3 4ABH vuông tại H có AH = AB2 − BH2 = . √ 3 a 3 1 OH OG 2 ⇒ AH = = AC ⇒ = = ⇒ GH k SA 3 3 AH OS 3
Ta có BH ⊥ (SAC) ⇒ BH ⊥ N G  N G ⊥ B M Khi đó
⇒ N G ⊥ GH ⇒ N G k AC ⇒ (P ) k AC và SN = 2AN.  BH ⊥ N G
d (S, (P )) = 2d (A, (P )) = 2d (H, (P )) = 2HK. √ √ 1 a 3 √ … a2 a 6 4OSA có GH = SA = ; 4AHB vuông tại H có BH = AB2 − AH2 = a2 − = . 3 3 3 3 √ 1 1 1 HG2 · HB2 a 2 4GHB vuông tại H có = + ⇒ HK = = . HK2 HG2 HB2 HG2 + HB2 3
Ví dụ 14. Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a. Góc giữa mặt bên với
mặt đáy bằng 60◦. Khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC) bằng a a 3a 3a A. . B. . C. . D. . 2 4 2 4  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 34 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi G là trọng tâm tam giác ABC, M là trung điểm của BC, H S
là hình chiếu vuông góc của G lên SM .
Theo đề góc giữa (SBC) và (ABC) là góc \ SM A = 60◦.
Do G là trọng tâm tam giác ABC ta có AM = 3GM ,
suy ra d (A, (SBC)) = 3d (G, (SBC)) = 3GH H Trong 4GHM vuông tại H có √ √ A C 1 a 3 3 a GH = GM · sin 60◦ = · · = . 3 2 2 4 G 3a M Suy ra d (A, (SBC)) = 3GH = . 4 B
Ví dụ 15. Cho ABCD là hình vuông cạnh a, tam giác SAB cân tại S và nằm trong mặt
phẳng vuông góc với (ABCD); góc giữa SC với (ABCD) bằng 45◦. Khoảng cách từ trọng
tâm G của tam giác SBC đến mặt phẳng (SAC) bằng √ √ √ √ a 55 a 55 2a 55 a 21 A. . B. . C. . D. . 33 22 33 21  Hướng dẫn giải:
Gọi H là trung điểm của AB. S
Vì tam giác SAB cân tại S và nằm trong mặt phẳng vuông
góc với (ABCD) nên SH ⊥ (ABCD).
Khi đó góc giữa SC với (ABCD) là [ SCH = 45◦. Suy ra F
tam giác SCH vuông cân tại H nên A M a √ D √ a 5 G SH = CH = BC2 + BH2 = . E 2 H a d(G, (SAC)) GM 1 45◦ Ta có = =
(với M là trung điểm SC). d(B, (SAC)) BM 3 B C d(B, (SAC)) BA Hơn nữa = = 2. d(H, (SAC)) HA 2 Khi đó d(G, (SAC)) = d(H, (SAC)). 3
Kẻ HE ⊥ AC (trong mặt phẳng (ABCD)). Khi đó AC ⊥ (SHE).
Kẻ HF ⊥ SE (trong mặt phẳng (SHE)). Khi đó HF ⊥ (SAC) hay HF = d(H, (SAC)). a a
Ta có tam giác AHE vuông cân tại E và AH = nên HE = √ . 2 2 2
Hơn nữa, vì tam giác SHE vuông tại H và có đường cao HF nên √ 1 1 1 4 8 55a = + = + ⇔ HF = . HF 2 HE2 SH2 5a2 a2 22 √ √ 2 2 55a 2 55a
Vậy khoảng cách cần tìm là d(G, (SAC)) = d(H, (SAC)) = · = . 3 3 22 33 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 35 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh Ví dụ 16.
Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A0B0C0 có cạnh đáy A0 C0
bằng a. Biết góc giữa hai mặt phẳng (A0BC) và (A0B0C0) B0
bằng 60◦, M là trung điểm của B0C. Tính khoảng cách từ
điểm M đến mặt phẳng (A0BC). M √ √ 3 1 3 6 A. a. B. a. C. a. D. a. 8 3 6 3 A C B  Hướng dẫn giải: d(M, (A0BC)) M C 1 Ta có = =
; d(B0, (A0BC)) = d(A, (A0BC)). A0 C0 d(B, (A0BC)) B0C 2 B0
Vì (A0B0C0) k (ABC) nên góc giữa (A0BC) và (A0B0C0) bằng góc giữa (A0BC) và (ABC). M
Kẻ AH ⊥ BC tại H ⇒ A0H ⊥ BC. Suy ra, \ A0HA là góc giữa hai K
mặt phẳng (A0BC) và (ABC). Do đó, \ A0HA = 60◦.
Kẻ AK ⊥ A0H tại K ⇒ AK ⊥ (A0BC). A C Do đó, d(A, (A0BC)) = AK. H √ a 3 3a B Ta có AH = ; A0A = AH · tan \ A0HA = . 2 2 AA0 · AH 3a
Tam giác A0AH vuông tại A có AK là đường cao, suy ra AK = √ = . AA02 + AH2 4 1 3a Vậy d(M, (A0BC) = AK = . 2 8 √
Ví dụ 17. Cho hình chóp S.ABC có SA = a 3, SA ⊥ (ABC), tam giác ABC vuông tại B
và AB = a. Tính khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC).  Hướng dẫn giải:
Do SA ⊥ (ABC) và SA ⊂ (SAB) nên (SAB) ⊥ (ABC). S
Mà (SAB) ∩ (ABC) = AB và AB ⊥ BC
nên BC ⊥ (SAB). Do BC ⊂ (SBC) H nên (SBC) ⊥ (SAB). Kẻ AH ⊥ SB với H ∈ SB. A C
Do (SAB) ∩ (SBC) = SB nên AH ⊥ (SBC) ⇒ d (A, (SBC)) = AH. Do SA ⊥ (ABC) nên SA ⊥ AB B nên 1 1 1 1 1 4 = + = + = . AH2 SA2 AB2 √ 3a2 a2 3a2 3a Vậy d (A, (SBC)) = . 2 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 36 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 18. Cho hình chóp S.ABCD có tam giác SAB đều và nằm trong mặt phẳng vuông
góc với (ABCD), tứ giác ABCD là hình vuông cạnh a. Gọi H là trung điểm của AB. Tính
khoảng cách từ điểm H đến mặt phẳng (SCD).  Hướng dẫn giải:
Do tam giác SAB đều và H là trung điểm của AB nên SH ⊥ AB. S Mà (SAB) ⊥ (ABCD).
Nên SH ⊥ (ABCD) ⇒ SH ⊥ CD.
Do ABCD là hình vuông nên gọi E là trung điểm của CD nên K A D HE ⊥ CD. Vậy CD ⊥ (SHE). H E B C
Mà CD ⊂ (SCD) nên (SCD) ⊥ (SHE). Ta có (SCD) ∩ (SHE) = SE.
Kẻ HK ⊥ SE với K ∈ SE nên HK ⊥ (SCD). √3a
Khi đó d (H, (SCD)) = HK. Vì AB = a nên SH = . 2
Do ABCD là hình vuông nên HE = a.
Vì SH ⊥ (ABCD) nên SH ⊥ HE. √ √ 1 1 1 7 21a 21a Khi đó = + = . Nên HK = . Vậy d (H, (SCD)) = . HK2 SH2 HE2 3a2 7 7 √
Ví dụ 19. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại A, AB = 1, AC = 3.
Tam giác SBC đều và nằm trong mặt phẳng vuông với đáy. Tính khoảng cách từ B đến mặt phẳng (SAC).  Hướng dẫn giải:
Gọi H là trung điểm của BC, S
suy ra SH ⊥ BC ⇒ SH ⊥ (ABC).
Gọi K là trung điểm AC, suy ra HK ⊥ AC. E Kẻ HE ⊥ SK (E ∈ SK) .
Khi đó d (B, (SAC)) = 2d (H, (SAC)) √ A K SH.HK 2 39 C = 2HE = 2. √ = . SH2 + HK2 13 H B
Ví dụ 20. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh bên là 2a và diện tích đáy là 4a2.
Tính khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC).  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 37 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Gọi O = AC ∩ BD ⇒ SO ⊥ (ABCD). S
Ta có d (A, (SBC)) = 2d [O, (SBC)].
Kẻ OE ⊥ BC, OF ⊥ SE ta có 
B C ⊥ OE ⇒ BC ⊥ (SOE) . ⇒ BC ⊥ OF mà OF ⊥ F BC ⊥ SO SE ⇒ OF ⊥ (SBC). A D
Ta có SABCD = AB2 = 4a2 ⇒ AB = 2a ⇒ OE = a. O √ √ Ta có AC = 2a 2 ⇒ OA = a 2 ⇒ SO = √ √ B E C SA2 − OA2 = a 2. √ 1 1 1 3 a 6 Ta có = + = ⇒ OF = . OF 2 OS2 O √ E2 2a2 3√ a 6 2a 6 ⇒ d (O, (SBC)) = ⇒ d (A, (SBC)) = . 3 3
Ví dụ 21. Cho hình chóp S.ABC có cạnh SA = SB = SC = a và SA, SB, SC đôi một
vuông góc với nhau. Tính theo a khoảng cách h từ điểm S đến mặt phẳng (ABC) .
Gọi H là chân đường cao hạ từ S xuống (ABC) và M = AH ∩ BC. A
Ta có SH ⊥ (ABC) ⇒ SH ⊥ BC ⇒ BC ⊥ SH.  S A ⊥ S B Lại có
⇒ SA ⊥ (SBC) ⇒ SA ⊥ BC ⇒ BC ⊥ SA. SA ⊥ SC  H B C ⊥ S H S Như vậy
⇒ BC ⊥ (SAM ) ⇒ BC ⊥ SM. C BC ⊥ SA M
Từ SA ⊥ (SBC) ⇒ SA ⊥ SM 1 1 1 1 1 1 3 a Do đó = + = + + = ⇒ h = √ . B SH2 SA2 SM 2 SA2 SB2 SC2 a2 3
2. 3 Khoảng cách giữa đường và mặt song song - giữa hai mặt song song
a) Cho đường thẳng d song song với mặt phẳng (α), để tính khoảng cách giữa d và (α) ta thực hiện
• Chọn điểm A trên d sao cho khoảng cách từ A tới (α) được xác định dễ nhất.
• Kết luận d(d; (α)) = d(A, (α)).
b) Cho hai mặt phẳng song song (α), (β). Để tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng ta thực hiện các bước
• Chọn điểm A trên (α) sao cho khoảng cách từ A tới (β) được xác định dễ nhất.
• Kết luận d((β); (α)) = d(A, (β)). 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 38 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 22. Cho hình hộp ABCD.A0B0C0D0 có các cạnh đều bằng a và \ BAD = \ BAA0 = \
DAA0 = 60◦. Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng đáy (ABCD) và A0B0C0D0.  Hướng dẫn giải:
Hạ A0H ⊥ AC. Ta có BD ⊥ (OAA0) suy ra BD ⊥ A0H ⇒ A0 D0
A0H ⊥ (ABCD). Do (ABCD) k (A0B0C0D) nên A0H là
khoảng cách giữa hai mặt đáy. √ B0 C0 2 a 3
A0.ABD là hình chóp đều nên AH = AO = . A D 3 3 √ O 2a2 a 6 B C A0H2 = A0A2 − AH2 = ⇒ A0H = . 3 3
Ví dụ 23. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh bằng a, mặt bên (SBC)
vuông góc với đáy. Gọi M, N, P theo thứ tự là trung điểm AB, SA, AC. Tính khoảng cách
giữa hai mặt phẳng (M N P ) và (SBC).
Ta chứng minh được (M N P ) k (SBC). S
Suy ra d((M N P ); (SBC)) = d(P ; (SBC)). AP
AP ∩ (SBC) = C suy ra d(P ; (SBC)) = d(A; (SBC)) = AC N 1 d(A; (SBC)). 2
Gọi K là trung điểm của BC. Tam giác ABC đều suy ra AK ⊥ P BC. A C
Do (ABC) ⊥ (SBC) theo giao tuyến BC nên AK ⊥ (SBC). √ M K a 3 Do đó, d(A; (SBC)) = AK = . √ 2 B a 3 Vậy d((M N P ); (SBC)) = . 4 √
Ví dụ 24. Cho hình chóp S.ABCD có SA = a 6 và vuông góc với mặt phẳng (ABCD),
đáy (ABCD) là nửa lục giác đều nội tiếp trong đường tròn đường kính AD = 2a.
a) Tính khoảng cách từ A, B đến mặt phẳng (SCD).
b) Tính khoảng cách từ đường thẳng AD đến mặt phẳng (SBC).
c) Tính diện tích thiết diện của hình chóp S.ABCD với mặt phẳng (α) song song với mặt √ a 3
phẳng (SAD) và cách (SAD) một khoảng bằng . 4 a) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 39 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ta có (SCD) ⊥ (SAC). Hạ AH ⊥ SC ⇒ AH ⊥ S
(SCD). Suy ra AH là khoảng cách từ A tới (SCD). 1 1 1 √ Xét 4SAB : = + ⇒ AH = a 2. AH2 AC2 SA2
Gọi I là trung điểm của AD, suy ra H I
BI k CD ⇒ BI k (SCD) ⇒ d(B, (SCD)) = d(I, (SCD)). A D d(I, (SCD))
Mặt khác, AI ∩ (SCD) = D, nên = d(A, (SCD)) B C ID 1 = . AD 2 √ a 2 Suy ra d(I, (SCD)) = . 2
b) Ta có AD k CD ⇒ AD k (SBC) ⇒ d(AD, (SBC)) = d(A, (SBC)).
Hạ AK ⊥ BC, ta có BC ⊥ (SAK) ⇒ (SBC) ⊥ (SAK) và (SBC) ⊥ (SAK) = AK.
Hạ AG ⊥ SK, suy ra AG ⊥ (SBC). Xét 4SAK, ta có √ 1 1 1 a 6 = + ⇒ AG = . AG2 SA2 AK2 3
c) Ta có AK ⊥ (SAD). Giả sử (α) k (SAD) cắt AK tại E, khi đó √ a 3 1 d((α), (SAD)) = AE = = AK. 4 2
Suy ra E là trung điểm của AK. Ta xác định thiết diện của hình chóp với mặt phẳng (α) qua E và song song với (SAD).
Thiết diện là hình thang vuông M N P Q với M, N, Q, P là trung điểm của AB, CD, SB, SC. √ a2 6 Ta tính được SMNP Q = . 2
2. 4 Đoạn vuông góc chung, khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
Phương pháp. Ta có các trường hợp sau: 1) Trường hợp 1
Giả sử a và b là hai đường thẳng chéo nhau và a ⊥ b. b
• Ta dựng mặt phẳng (α) chứa a và vuông góc với b a B tại B. A
• Trong (α) dựng BA ⊥ a tại A, ta được độ dài đoạn α
AB là khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau a và b. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 40 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh 2) Trường hợp 2
Giả sử a và b là hai đường thẳng chéo nhau nhưng không b B M vuông góc với nhau.
• Ta dựng mặt phẳng (α) chứa a và song song với b. A M 0
• Lấy một điểm M tùy ý trên b và dựng M M 0 vuông a góc với (α) tại M 0. α
• Từ M 0 dựng b0 song song với b cắt a tại A.
• Từ A dựng AB song song với M M 0 cắt b tại B, độ
dài đoạn AB là khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau a và b. Nhận xét
a) Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau bằng khoảng cách giữa một trong hai đường thẳng
đó và mặt phẳng song song với nó chứa đường thẳng còn lại.
b) Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau bằng khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song
lần lượt chứa hai đường thẳng đó. Ví dụ 25.
Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 có cạnh bằng 1 (tham khảo B0 C0
hình vẽ). Khoảng cách giữa hai đường thẳng AA0 và BD bằng 1 A0 D0 A. . B. 1. 2 √ √ 2 B C C. 2. D. . 2 A D  Hướng dẫn giải:
Gọi O là trung điểm của BD. B0 C0  AO ⊥ AA0 Ta có A0 D0 AO ⊥ BD. √ AC 2 B C Suy ra d(AA0, BD) = AO = = . 2 2 O A D
Ví dụ 26. Cho tứ diện ABCD có AB = CD = a > 0, AC = BD = b > 0, AD = BC = c >
0. Các biểu thức a2 + b2 − c2, a2 + c2 − b2, c2 + b2 − a2 đều có giá trị dương. Khoảng cách d
giữa hai đường thẳng AB và CD bằng … b2 + c2 + a2 … a2 + c2 − b2 A. d = . B. d = . 2 2 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 41 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh … b2 + c2 − a2 … b2 + a2 − c2 C. d = . D. d = . 2 2  Hướng dẫn giải:
Gọi E, F lần lượt là trung điểm cảu AB và CD. A
Dễ chứng minh được các tam giác CED cân tại E và tam giác AF B cân tại F . E
Suy ra EF là đoạn vuông góc chung của AB và CD. Vậy d = EF . b2 + c2 a2
Trong tam giác ABC trung tuyến CE2 = − . 2 4 B D
Trong tam giác CF E vuông tại F có: √ Å b2 + c2 a2 ã a2 F F E = CE2 − CF 2 = − − . 2 4 4 C … b2 + c2 − a2 Suy ra d = EF = . 2
Ví dụ 27. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a. Đường thẳng SA vuông
góc với mặt phẳng đáy và SA = a. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và CD. √ √ A. 2a. B. a 2. C. a 3. D. a.  Hướng dẫn giải: Vì CD k AB nên CD k (SAB). S Mà SB ⊂ (SAB) nên
d(CD, SB) = d [CD, (SAB)] = d [D, (SAB)] . 
DA ⊥ S A (S A ⊥ (AB C D)) A D Ta có ⇒ DA ⊥ (SAB), DA ⊥ AB do đó B C d [D, (SAB)] = DA = a.
Vậy khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và CD là a.
Ví dụ 28. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh bằng 1, biết √ SO =
2 và vuông góc với mặt đáy. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SC và AB. √ √ √ 5 2 √ 2 2 A. . B. . C. 2. D. . 3 3 3  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 42 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Vì AB k (SCD) nên d(AB, SC) = d(AB, (SCD)) = S
d(M, (SCD)), trong đó M là trung điểm của AB.
Gọi N là trung điểm của CD và H là hình chiếu vuông
góc của M trên (SCD) thì H ∈ SN . Tính được SN = H √ … BC2 3 1 2 SO2 + = và S4SMN = SO · M N = . 4 2 2 22S A 4SM N
Do đó d(AB, SC) = d(M, (SCD)) = M H = = D √ SN M 2 2 O N . 3 B C
Ví dụ 29. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có đáy là tam giác vuông cân, AB = AC =
a, AA0 = 2a. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AB0 và BC0. 2a a a 2a A. √ . B. √ . C. √ . D. √ . 21 3 21 17  Hướng dẫn giải:
Gọi I, K lần lượt là trung điểm BC0 và AC. A0 C0 ⇒ AB0 k IK ⇒ AB0 k (BKC0). B0
⇒ d(AB0; BC0) = d (AB0; (BKC0)) = d(C; (BKC0)). 1 a3
Mặt khác VC0.BKC = VABC.A0B0C0 = . √ 6 6  a 5 I  B K =  √  2  √  a2 21 a 17 ⇒ S . A KC0 = ∆BKC0 = 4 C   2 K   √  BC0 = a 6 3V B C0.BKC 2a
Suy ra d(AB0; BC0) = d(C; (BKC0)) = = √ . S∆BKC0 21
Ví dụ 30. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh bằng 1, biết √ SO =
2 và vuông góc với mặt đáy. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SC và AB. √ √ √ 5 2 √ 2 2 A. . B. . C. 2. D. . 3 3 3  Hướng dẫn giải:
Vì AB k (SCD) nên d(AB, SC) = d(AB, (SCD)) = S
d(M, (SCD)), trong đó M là trung điểm của AB.
Gọi N là trung điểm của CD và H là hình chiếu vuông
góc của M trên (SCD) thì H ∈ SN . Tính được SN = H √ … BC2 3 1 2 SO2 + = và S4SMN = SO · M N = . 4 2 2 22S A 4SM N
Do đó d(AB, SC) = d(M, (SCD)) = M H = = D √ SN M 2 2 O N . 3 B C 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 43 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 31. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có đáy ABC là tam giác vuông tại A với
AB = a, AC = 2a; cạnh bên AA0 = 2a. Hãy dựng và tính độ dài đoạn vuông góc chung của
hai đường thẳng BC0 và AA0.  Hướng dẫn giải: A0 C0 H B0 E F A C B
Ta có AA0 k BB0 ⇒ AA0 k (BB0C0C).
Vì (A0B0C0) ⊥ (BB0C0C) theo giao tuyến B0C0 nên trong mặt phẳng (A0B0C0), kẻ A0H ⊥ B0C0 tại
H, ta có: A0H ⊥ (BB0C0C) ⇒ A0H ⊥ BC0.
Trong mặt phẳng (BB0C0C), kẻ HF k AA0 (F ∈ BC0). Trong mặt phẳng (HF, AA0), kẻ F E k A0H (E ∈ AA0) ⇒ F E ⊥ BC0.
Ta có AA0 ⊥ (A0B0C0) ⇒ AA0 ⊥ A0H ⇒ AA0 ⊥ F E.
Do đó EF là đoạn vuông góc chung của AA0 và BC0. 1 1 1 1 1 5
Trong tam giác vuông A0B0C0 ta có: = + = + = . √ A0H2 A0B02 A0C02 a2 4a2 4a2 2a 5 Suy ra EF = A0H = . 5 √ 2a 5 Vậy d(AA0, BC0) = . 5
Ví dụ 32. Cho lăng trụ đều ABC.A0B0C0 có tất cả các cạnh bằng nhau. Xác định đoạn
vuông góc chung của hai đường thẳng A0B và B0C.  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 44 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh A N C B M E I F A0 C0 N 0 B0
Gọi M , N , N 0 lần lượt là trung điểm của AA0, AC, A0C0.  B N ⊥ AC Ta có
⇒ BN ⊥ (ACC0A0) ⇒ BN ⊥ C0M . BN ⊥ AA0
Mà C0M ⊥ A0N nên C0M ⊥ (A0BN ). Do đó C0M ⊥ A0B.
Tương tự ta có C0M ⊥ (B0N 0C) ⇒ C0M ⊥ CB0.
Vậy ta có đường thẳng C0M vuông góc với cả hai đường thẳng A0B và B0C.
Lấy điểm I thuộc BB0. Gọi E là giao điểm của M I và A0B; F là giao điểm của IC0 và B0C.
Ta cần tìm vị trí của I để EF k C0M . IE F I BI IB0 Ta có EF k C0M ⇔ = ⇔ = . M E F C0 M A0 CC0 BI IB0 Do CC0 = 2M A0 nên = ⇔ IB0 = 2BI. M A0 CC0
Vậy I là điểm thuộc đoạn BB0 sao cho IB0 = 2BI thì EE là đoạn vuông góc chung của hai đường
thẳng A0B và B0C với E là giao điểm của M I và A0B; F là giao điểm của IC0 và B0C.
Ví dụ 33. Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác đều cạnh a. SA = 2a và vuông góc với
mặt đáy. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và AC.  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 45 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh S H A C D I B
Trong mặt phẳng (ABC), dựng hình thoi ACBD, ta có: BD k AC ⇒ AC k (SBD).
⇒ d(AC, SB) = d(AC, (SBD)) = d(A, (SBD)).
Gọi I là trung điểm của BD, ta có: BD ⊥ AI và BD ⊥ SA ⇒ BD ⊥ (SAI).
⇒ (SBD) ⊥ (SAI) theo giao tuyến SI.
Trong mặt phẳng (SAI), kẻ AH ⊥ SI tại H, ta có: AH ⊥ (SBD) ⇒ AH = d(A, (SBD)).
Tam giác SAI vuông tại A có đường cao AH. 1 1 1 1 4 19 ⇒ = + = + = . AH2 SA2 AI2 4a2 √ 3a2 12a2 12a2 2a 57 ⇒ AH2 = hay AH = . 19 √ 19 2a 57 Vậy d(SB, AC) = . 19
Ví dụ 34. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh bằng a, SA vuông góc với
đáy và SA = a. M là trung điểm của SB. Tính khoảng cách giữa các đường thẳng: a) SC và BD. b) AC và SD. c) SD và AM .  Hướng dẫn giải: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 46 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh S M K A E B H I O D C  B D ⊥ S A
a) Gọi O là giao điểm của AC và BD. Ta có: ⇒ BD ⊥ (SAC) tại O. BD ⊥ AC
Trong mặt phẳng (SAC), kẻ OH ⊥ SC tại H, ta có OH ⊥ SC và OH ⊥ BD (vì BD ⊥ (SAC)).
Vậy OH là đoạn vuông góc chung của BD và SC. √ a 2 √ OH SA OC.SA · a a 6 Ta có = = sin [ ACS ⇒ OH = = 2√ = . OC SC SC a 3 6 √ a 6 Vậy d(SC, BD) = OH = . 6
b) Dựng hình bình hành ACDE, ta có: AC k DE ⇒ AC k (SDE).
⇒ d(AC, SD) = d(AC, (SDE)) = d(A, (SDE)).  DE ⊥ AI
Trong mặt phẳng (ABCD), kẻ AI ⊥ DE tại I, ta có ⇒ DE ⊥ (SAI). DE ⊥ SA
⇒ (SDE) ⊥ (SAI) theo giao tuyến SI.
Trong mặt phẳng (SAI), kẻ AK ⊥ SI tại K, ta có: AK ⊥ (SDE) ⇒ AK = d(A, (SDE)). √ a 2
Ta có AIDO là hình bình hành nên AI = OD = . 2 1 1 1 2 1 3
Trong tam giác vuông SAI ta có: = + = + = . √ AK2 AI2 SA2 a2 a2 a2 a 3 Suy ra AK = . 3 √ a 3
Vậy d(AC, SD) = d(A, (SDE)) = AK = . 3
c) Ta có OM k SD và AC k DE nên (AM C) k (SDE). √ a 3
Suy ra d(SD, AM ) = d((AM C), (SDE)) = d(A, (SDE)) = AK = . 3 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 47 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
2. 5 Một số bài toán áp dụng phương pháp tọa độ trong không gian
Ví dụ 35 (Thi thử Lần 1, THPT Ninh Bình - Bạc Liêu, Ninh Bình, 2019). Cho
hình lăng trụ đều ABC.A0B0C0 có tất cả các cạnh đều bằng a. M là trung điểm của AA0.
Tìm khoảng cách giữa hai đường thẳng M B0 và BC. √ √ a a 3 a 6 A. . B. . C. . D. a. 2 2 3  Hướng dẫn giải: L Cách 1: a Đặt b =
. Gọi O, O0 lần lượt là trung điểm BC, B0C0. z 2
Chọn hệ trục Oxyz như hình vẽ, ta có O(0; 0; 0), B(−b; 0; 0), √ # » A0 C0
C(b; 0; 0), B0(−b; 0; 2b), M (0; b 3; b), BC = (2b; 0; 0), # » √ # »
M B0 = (−b; −b 3; −b), CB0 = (−2b; 0; 2b). B0
Khoảng cách giữa M B0 và BC là M # » # » # » √ [BC, M B0] · CB0 √ a 3 y x d(M B0, BC) = = b 3 = . # » # » A C [BC, M B0] 2 O B L Cách 2: Do BC k B0C0 nên A C
d (M B0, BC) = d (BC, (M B0C0)) = d (B, (M B0C0)) . M B BE BB0 Gọi E = M B0 ∩ A0B. Ta có = = 2. AE AM E H
Nên d (B, (M B0C0)) = 2d (A0, (M B0C0)). A0 C0
Kẻ A0H ⊥ M I suy ra A0H ⊥ (M B0C0). I Do đó B0 A0I · A0M
d (A0, (M B0C0)) = A0H = √A0I2 + A0M2 √ a 3 a · √ a 3 = 2 2 = . … 3a2 a2 4 + 4 4 √ a 3 Vậy d (M B0, BC) = 2A0H = . 2 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 48 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Ví dụ 36 (Thi thử, Chuyên Phan Bội Châu - Nghệ An, 2019-L1). Cho hình lập
phương ABCD.A0B0C0D0 có cạnh bằng 2. Khoảng cách giữa hai mặt phẳng (AB0D0) và (BC0D) bằng √ √ √ 3 2 3 3 √ A. . B. . C. . D. 3. 3 3 2  Hướng dẫn giải:
Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ. z A0 D0
Ta có A(0; 0; 0), B(2; 0; 0), C(2; 2; 0), D(0; 2; 0).
A0(0; 0; 2), B0(2; 0; 2), C0(2; 2; 2), D0(0; 2; 2). B0 C0
Mặt phẳng (AB0D0) qua A và có một véc-tơ pháp tuyến là y 1 î # » # » −
AB0, AD0ó = (1; 1; −1) nên có phương trình x + y − z = 0. A 4 D B C x 1 î # » # »ó
Mặt phẳng (BC0D) qua B và có một véc-tơ pháp tuyến là − BC0, BD = (1; 1; −1) nên có 4
phương trình x + y − z − 2 = 0. Ta có (AB0D0) k (BC0D) nên √ | − 2| 2 3
d((AB0D0), (BC0D)) = d(A, (BC0D)) = = . p12 + 12 + t(−1)2 3
Ví dụ 37. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh 2a, tam giác SAB đều, góc
giữa (SCD) và (ABCD) bằng 60◦. Gọi M là trung điểm của cạnh AB. Biết rằng hình chiếu
vuông góc của đỉnh S trên mặt phẳng (ABCD) nằm trong hình vuông ABCD. Khoảng cách
giữa hai đường thẳng SM và AC là √ √ √ √ a 5 a 5 3a 5 5a 3 A. . B. . C. . D. . 5 10 10 3  Hướng dẫn giải:  AB ⊥ S M
Gọi I là trung điểm cạnh CD, khi đó ⇒ AB ⊥ S AB ⊥ M I (SM I).
Do CD k AB nên CD ⊥ (SM I) ⇒ ((SCD), (ABCD)) = [ SIM .
Vẽ SH ⊥ M I tại H ∈ M I thì SH ⊥ (ABCD). A D
4SM I có SM 2 = M I2 + SI2 − 2M I · SI cos [ SIM H M I ⇔ 3a2 = 4a2 + SI2 − 2aSI B C
⇔ SI2 − 2aSI + a2 = 0 ⇔ SI = a. N Cách 1: 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 49 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh √ SM · SI a 3
Theo định lý Pythagore đảo thì 4SM I vuông tại S ⇒ SH = = . M I 2
Gọi N là trung điểm cạnh BC ta có AC k M N 3V
⇒ d(AC, SM ) = d(AC, (SM N )) = d(C, (SM N )) = SM N C . S∆SMN √ √ 1 1 1 a 3 a3 3
Ta có VSMNC = VS.MNB = SH · BM · BN = · · a · a = . √ 3 2 √ 6 2 √ 12 Tam giác SIC có SC = SI2 + IC2 = a2 + a2 = a 2. SB2 + SC2 BC2 √ Tam giác SBC có SN 2 = − = 2a2 ⇒ SN = a 2. 2 4 √ √ √ SM + SN + M N a 3 + a 2 + a 2
Tam giác SM N có nửa chu vi p = = . 2 2 √ a2 15
Và diện tích 4SM N là S4SMN = pp(p − SM )(p − SN )(p − BC) = . √ 4 a3 3 √ 3V 3 · SM N C a 5 Vậy d(AC, SM ) = = 12 √ = . S∆SMN a2 15 5 4 Cách 2: √ SM · SI a 3 3a
Ta thấy SM 2 + SI2 = M I2 nên 4SM I vuông tại S. Suy ra SH = = ; HM = . M I 2 2
Gọi O = AC ∩ BD; N là trung điểm cạnh BC ta có AC k (SM N ). 2
Do đó, d(AC, SM ) = d(AC, (SM N )) = d(O, (SM N )) = d (H, (SM N )). 3 √ HM 3a 2
Gọi K là hình chiếu của H lên M N , ta có 4HKM vuông cân tại K nên HK = √ = . 2 4 √ 2 SH · HK a 5 Vậy d(AC, SM ) = √ = . 3 SH2 + HK2 5 d Tổng Ôn GÓC VÀ KHOẢNG CÁCH
Hướng Tới Kì Thi THPTQG 2019
Câu 1. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều với AB = BC = CD = a,
AD = 2a. Đường thẳng SA vuông góc với mặt phẳng (ABCD) và SA = a. Tính góc tạo bởi hai
mặt phẳng (SCD) và (ABCD). A. 45◦. B. 30◦. C. 60◦. D. 75◦.
(Đề thi thử THPT Hai Bà Trưng, Huế, Lần 2 - 2019)
Câu 2. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng 2a, góc giữa mặt bên và mặt đáy
bằng 60◦. Tính khoảng cách từ B đến mặt phẳng (SCD). √ √ a 3 a A. a. B. a 3. C. . D. . 2 2
(Đề thi thử THPT Hai Bà Trưng, Huế, Lần 2 - 2019)
Câu 3. Cho tứ diện OABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc với nhau và OA = OB = OC.
Gọi M là trung điểm của BC. Góc giữa hai đường thẳng OM và AB bằng A. 90◦. B. 30◦. C. 60◦. D. 45◦. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 50 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Vĩnh Phúc, 2019)
Câu 4. Cho tứ diện ABCD có AB = CD = a. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của AD và
BC. Xác định độ dài đoạn thẳng M N để góc giữa hai đường thẳng AB và M N bằng 30◦. √ √ a a 3 a 3 a A. M N = . B. M N = . C. M N = . D. M N = . 2 2 3 4
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Vĩnh Phúc, 2019)
Câu 5. Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.M N P có tất cả các cạnh bằng nhau. Gọi I là trung
điểm cạnh M P . Cô-sin của góc giữa hai đường thẳng BP và N I bằng √ √ √ √ 15 6 6 10 A. . B. . C. . D. . 5 4 2 4
(Thi thử, Sở GD và ĐT - Hà Tĩnh, 2019)
Câu 6. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B và SA vuông góc với mặt √
đáy. Biết SA = a, AB = a, BC = a 2. Gọi I là trung điểm của BC. Tính cosin của góc giữa hai đường thẳng AI và SC. √ … 2 2 … 2 2 A. − . B. . C. . D. . 3 3 3 8
(THPT Đội Cần, Vĩnh Phúc, 2019) Câu 7. 3
Cho tứ diện ABCD với AC = AD, [ CAB = \ DAB = 60◦, A 2
CD = AD. Gọi ϕ là góc giữa hai đường thẳng AB và CD.
Chọn khẳng định đúng về góc ϕ. 3 A. cos ϕ = . B. ϕ = 30◦. 4 1 C. ϕ = 60◦. D. cos ϕ = . 4 B D C
(Thi thử, Chuyên Lê Quý Đôn - Điện Biên, 2019) √
Câu 8. Cho khối chóp S.ABCD có ABCD là hình vuông cạnh a, SA = a 3 và SA vuông góc
với mặt phẳng đáy. Cosin của góc giữa hai đường thẳng SB và AC là √ √ √ √ 3 2 5 5 A. . B. . C. . D. . 4 4 4 5
( THPT Lê Văn Hưu, Thanh Hóa, 2019)
Câu 9. Cho tứ diện ABCD có AB = CD = a. Gọi M , N lần lượt là trung điểm của AD và BC. √ Biết M N =
3a, góc giữa hai đường thẳng AB và CD bằng A. 45◦. B. 90◦. C. 60◦. D. 30◦. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 51 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Thi thử, THPT chuyên KHTN Hà Nội, 2019) Câu 10.
Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0. Gọi M , N , P lần A0 D0
lượt là trung điểm các cạnh AB, AD và C0D0. Tính cosin P C0 B0
góc giữa hai đường thẳng M N và CP . √ √ 10 15 1 3 A. . B. . C. √ . D. √ . 5 5 10 10 A N D M B C
(Đề tập huấn Sở Ninh Bình, 2019)
Câu 11. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD cạnh a, độ dài cạnh
bên cũng bằng a. Gọi M , N lần lượt là trung điểm các cạnh SA và BC. Góc giữa M N và SC bằng A. 30◦. B. 45◦. C. 60◦. D. 90◦.
(Thi thử, Toán học tuổi trẻ, 2019-2)
Câu 12. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O, cạnh bằng a, SA = a
vuông góc với mặt phẳng đáy. Tang của góc giữa đường thẳng SO và mặt phẳng (SAB) bằng √ √ √ 5 √ 2 A. 2. B. . C. 5. D. . 5 2
(Thi thử lần I, Sở GD&ĐT Sơn La 2019) Câu 13.
Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD với tất cả các cạnh bằng a. Gọi S
G là trọng tâm tam giác SCD (tham khảo hình vẽ bên). Tang góc giữa AG và (ABCD) bằng √ √ √ 17 5 √ 5 A. . B. . C. 17. D. . G 7 3 5 A D O Q I B C
(Đề tập huấn số 2, Sở GD và ĐT Quảng Ninh, 2019)
Câu 14. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh bằng a, SA = a và SA
vuông góc với mặt phẳng đáy. Tan của góc giữa đường thẳng SO và mặt phẳng (SAB) bằng √ √ √ 2 √ 5 A. 2. B. . C. 5. D. . 2 5
(Thi thử, Chuyên Sơn La, 2018) √
Câu 15. Cho hình chóp đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a, cạnh bên bằng a 2. Góc giữa đường
thẳng SB và mặt phẳng (ABCD) bằng bao nhiêu? A. 30◦. B. 45◦. C. 60◦. D. 90◦. 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 52 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Đề Tập Huấn -4, Sở GD và ĐT - Hải Phòng, 2019) √
Câu 16. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật với AB = a, AD = a 3 . Cạnh
bên SA vuông góc với mặt phẳng đáy và SA = a. Gọi ϕ là góc giữa đường thẳng SD và mặt phẳng
(SBC). Khẳng định nào dưới đây đúng? √ √ 7 1 √ 7 A. tan ϕ = . B. tan ϕ = . C. tan ϕ = 7. D. tan ϕ = − . 7 7 7
(Tập huấn, Sở GD và ĐT - Bắc Giang, 2019)
Câu 17. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a. Đường thẳng SA vuông
góc với mặt phẳng đáy và SA = a. Góc giữa đường thẳng SC và mặt phẳng (ABCD) là α. Khi đó tan α bằng √ 1 1 A. 2. B. √ . C. 1. D. √ . 3 2
(Thi thử, Sở GD và ĐT - Hà Tĩnh, 2019)
Câu 18. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có tất cả các cạnh bằng 2a. Gọi M là trung điểm
của SD. Tính tan của góc giữa đường thẳng BM và mặt phẳng (ABCD). √ √ 2 3 2 1 A. . B. . C. . D. . 2 3 3 3
(Thi thử, Sở GD và ĐT - Vĩnh Phúc, 2018)
Câu 19. Cho hình chóp S.ABCD có mặt bên SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng
vuông góc với đáy (ABCD). Gọi I là trung điểm của AB. Mệnh đề nào dưới đây sai?
A. Góc giữa SC và mp(ABCD) là góc SCI.
B. SI vuông góc với mp(ABCD).
C. Góc giữa SC và mp(ABCD) là góc SCA.
D. Góc giữa SB và mp(ABCD) là góc SBA.
(Thi thử L1, THPT Yên Dũng-Bắc Giang, 2018)
Câu 20. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, cạnh bên SA vuông góc √
với mặt đáy và SA = a 2. Tìm số đo của góc giữa đường thẳng SC và mặt phẳng (SAD). A. 45◦. B. 30◦. C. 90◦. D. 60◦.
(Thi thử L1, Quảng Xương I, 2019)
Câu 21. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD cạnh a. Tam giác SAB đều và
nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Gọi H, K lần lượt là trung điểm của các cạnh AB, AD.
Tính sin của góc tạo bởi đường thẳng SA và (SHK). √ √ √ √ 7 14 2 2 A. . B. . C. . D. . 4 4 4 2
(GHK2, Hội 8 trường Chuyên, 2019) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 53 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 22. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có đáy ABC là tam giác cân với AB = AC = a và [
BAC = 120◦, cạnh bên BB0 = a, gọi I là trung điểm của CC0. Côsin của góc tạo bởi mặt phẳng (ABC) và (AB0I) bằng √ √ √ 20 30 √ 30 A. . B. . C. 30 . D. . 10 5 10
(Thi thử lần I, Sở GD&ĐT Sơn La 2019)
Câu 23. Cho tứ diện ABCD có AC = AD = BC = BD = a, CD = 2x, (ACD) ⊥ (BCD). Tìm
giá trị của x để (ABC) ⊥ (ABD). √ √ a 3 √ a 2 A. x = . B. x = a 2. C. x = a. D. x = . 3 2
(KSCL, Sở GD và ĐT - Thanh Hóa, 2018)
Câu 24. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi tâm I, cạnh a, góc \ BAD = 60◦. √ a 3 SA = SB = SD =
. Gọi α là góc giữa đường thẳng SD và mặt phẳng (SBC). Giá trị sin α 2 bằng √ √ 1 2 5 2 2 A. . B. . C. . D. . 3 3 3 3
(Thi thử, Chuyên Phan Bội Châu - Nghệ An, 2019-L1)
Câu 25. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy và cạnh bên đều bằng a. Tính cosin
của góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SAD). √ √ 1 1 2 2 2 2 A. − . B. . C. . D. − . 3 3 3 3
(Đề tập huấn Sở Ninh Bình, 2019)
Câu 26. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A. Cạnh bên SA vuông √
góc với mặt đáy và SA = a 2. Biết AB = 2AD = 2DC = 2a. Góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SBC) là π π π π A. . B. . C. . D. . 3 4 6 12
(Đề kiểm tra định kì lần 3, Chuyên Bắc Ninh, 2018-2019)
Câu 27. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0. Tính góc giữa hai mặt phẳng (A0B0C) và (C0D0A). A. 45◦. B. 30◦. C. 60◦. D. 90◦.
(THPT Chuyên Quang Trung - Bình Phước - Lần 2, 2018-2019)
Câu 28. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a, chiều cao của hình chóp bằng √
a 3 . Góc giữa mặt bên và mặt đáy bằng 2 A. 60◦. B. 75◦. C. 30◦. D. 45◦.
(Thi thử Lần 1,THPT Tứ Kỳ, Hải Dương, 2019) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 54 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 29. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 có cạnh bằng a. Số đo góc giữa hai mặt phẳng (BA0C) và (DA0C) bằng A. 120◦. B. 60◦. C. 90◦. D. 30◦.
(GHK2, THPT Yên Định 2 - Thanh Hóa, 2019) √
Câu 30. Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A0B0C0D0 có BC = a, BB0 = a 3. Góc giữa hai mặt
phẳng (A0B0C) và (ABC0D0) bằng A. 60◦. B. 30◦. C. 45◦. D. 90◦.
(Thi thử L3, Chuyên Quang Trung - Bình Phước, 2019)
Câu 31. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 cạnh a. Các điểm M, N, P lần lượt thuộc các
đường thẳng AA0, BB0, CC0 thỏa mãn diện tích của tam giác M N P bằng a2. Góc giữa hai mặt
phẳng (M N P ) và (ABCD) là A. 60◦. B. 30◦. C. 45◦. D. 120◦.
(Thi thử L1, THPT Chuyên ĐHSP Hà Nội, 2019) √
Câu 32. Cho lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có diện tích tam giác ABC bằng 2 3. Gọi M , N , P lần
lượt thuộc các cạnh AA0, BB0, CC0, diện tích tam giác M N P bằng 4. Tính góc giữa hai mặt phẳng (ABC) và (M N P ). A. 120◦. B. 45◦. C. 30◦. D. 90◦.
( Hàm Rồng, Thanh Hóa, năm 2019)
Câu 33. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0. Tính góc giữa hai mặt phẳng (A0BC) và (A0CD). A. 90◦. B. 120◦. C. 60◦. D. 45◦.
(Đề KSCL Quỳnh Lưu 1, Nghệ An, năm 2019, Lần 1)
Câu 34. Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh bên bằng 2a, cạnh đáy bằng a. Gọi α là góc
giữa hai mặt bên của hình chóp đó. Hãy tính cos α. √ 8 3 7 1 A. cos α = . B. cos α = . C. cos α = . D. cos α = . 15 2 15 2
(KSCL Lần 1 Trường THPT Cộng Hiền - Hải Phòng, năm 2018 - 2019) √
Câu 35. Cho lăng trụ đứng ABCD.A0B0C0D0 có đáy ABCD là hình thoi, AC = 2AA0 = 2a 3.
Góc giữa hai mặt phẳng (A0BD) và (C0BD) bằng A. 90◦. B. 60◦. C. 45◦. D. 30◦.
(Thi thử L1, THPT Hậu Lộc 2, Thanh Hoá, 2019) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 55 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh √
Câu 36. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 có cạnh bằng
3. Mặt phẳng (α) song song với
AB và cắt tất cả các cạnh bên của hình lập phương. Tính diện tích thiết diện của hình lập phương
cắt bởi mặt phẳng (α) biết (α) tạo với mặt (ABB0A0) một góc 60◦. √ √ 3 3 3 A. 2 3. B. . C. 6. D. . 2 2
(Thi thử lần 1, THPT Thăng Long - Hà Nội, 2019)
Câu 37. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông cân tại đỉnh B, AB = a, SA = 2a
và SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi H, K lần lượt là hình chiếu vuông góc của A lên SB,
SC. Diện tích của tam giác AHK bằng √ √ √ √ a2 3 a2 2 2 6a2 2a2 3 A. . B. . C. . D. . 3 3 15 3
(Thi thử L1, THPT Yên Dũng-Bắc Giang, 2018)
Câu 38. Cho hình chóp S.ABCD, đáy là hình thang vuông tại A và B, biết AB = BC = a, √
AD = 2a, SA = a 3 và SA ⊥ (ABCD). Gọi M , N lần lượt là trung điểm của SB và SA. Tính
khoảng cách từ M đến (N CD) theo a. √ √ √ a 66 √ a 66 a 66 A. . B. 2a 66. C. . D. . 22 11 44
(DTH, Sở GD và ĐT - Hà Nam, 2019)
Câu 39. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh a. Góc giữa cạnh bên và mặt phẳng đáy
bằng 60o. Khoảng cách từ đỉnh S đến mặt phẳng (ABCD) bằng √ √ √ a 6 a 3 A. a 2. B. . C. . D. a. 2 2
(Thi tập huấn, Sở GD và ĐT - Bắc Ninh, 2019)
Câu 40. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a. Góc giữa cạnh bên và mặt
phẳng đáy bằng 60◦. Khoảng cách từ đỉnh S đến mặt phẳng (ABCD) bằng √ √ √ a 6 a 3 A. a 2. B. . C. . D. a. 2 2
(Tập huấn SGD Bắc Ninh, 2019)
Câu 41. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, mặt bên SAB là tam giác
đều và nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đáy. Tính khoảng cách h từ điểm A đến mặt phẳng (SCD). √ √ √ a 21 a 3 a 3 A. h = . B. h = a. C. h = . D. h = . 7 4 7
(Đề tập huấn tỉnh Lai Châu,2019)
Câu 42. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B và SB ⊥ (ABC). Biết
SB = 3a, AB = 4a, BC = 2a. Tính khoảng cách từ B đến (SAC). √ √ √ 12 61a 3 14a 4a 12 29a A. . B. . C. . D. . 61 14 5 29
(Đề KSCL Toán 12 trường Nguyễn Trãi, Thanh Hoá, năm 2018, lần 1) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 56 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 43. Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A0B0C0 có AB = a, AA0 = 2a. Tính khoảng cách
giữa hai đường thẳng AB0 và A0C. √ √ √ a 3 2 5 √ 2 17 A. . B. a. C. a 5. D. a. 2 5 17
(KSCL lần 2, THPT Chuyên Vĩnh Phúc)
Câu 44. Cho tứ diện đều ABCD có tất cả các cạnh đều bằng 2a, gọi M là điểm thuộc cạnh AD
sao cho DM = 2M A. Tính khoảng cách từ M đến mặt phẳng (BCD). √ √ √ 2a 6 √ 4a 6 2a 6 A. . B. a 6. C. . D. . 9 9 3
(KSCL, THPT Nông Cống I, Thanh Hóa, lần 1, 2019)
Câu 45. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng cạnh bên bằng a. Khoảng cách từ
AD đến mặt phẳng (SBC) bằng bao nhiêu? √ 2a 2a 3a a A. √ . B. √ . C. . D. √ . 3 3 2 3
(KSCL lần 1, Lưu Đình Chất - Thanh Hóa, 2019) √
Câu 46. Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác vuông tại A, AB = a, AC = a 3, SA vuông
góc với mặt phẳng đáy và SA = 2a. Khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (SBC) bằng √ √ √ √ 2a 3 2a 57 2a 38 a 57 A. . B. . C. . D. . 19 19 19 19
(Đề KSCL, Chuyên Lam Sơn, Thanh Hóa năm 2018-2019)
Câu 47. Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác vuông cân tại B, 2SA = AC = 2a và SA vuông
góc với đáy. Khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC) bằng √ √ √ √ 2a 6 4a 3 a 6 a 3 A. . B. . C. . D. . 3 3 3 3
(Thử sức trước kì thi - THTT, 2019)
Câu 48. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, cạnh bên SA vuông góc √
với đáy và SA = a 3. Khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC) bằng √ √ 2a 5 √ a a 3 A. . B. a 3. C. . D. . 5 2 2
(Thi thử L1, Quảng Xương I, 2019)
Câu 49. Cho hình chóp S.ABC có SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Biết góc [ BAC = 30◦, SA = a
và BA = BC = a. Gọi D là điểm đối xứng với B qua AC. Khoảng cách từ B đến mặt (SCD) bằng √ √ √ √ 21 2 2 21 21 A. a. B. a. C. a. D. a. 7 2 7 14
(Thi thử L3, Chuyên Quang Trung - Bình Phước, 2019) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 57 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 50. Cho tam giác đều ABC có cạnh bằng 3a. Điểm H thuộc cạnh AC với HC = a. Dựng
đoạn thẳng SH vuông góc với mặt phẳng (ABC) với SH = 2a. Khoảng cách từ điểm C đến mặt phẳng (SAB) bằng √ √ 3a a 21 3a 21 A. . B. . C. . D. 3a. 7 7 7
(THPT Chuyên Thái Nguyên - Lần 1)
Câu 51. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn đường √
kính AD = 2a, SA vuông góc với đáy và SA = a 3. Gọi H là hình chiếu của A trên SB. Khoảng
cách từ H đến mặt phẳng (SCD) bằng √ √ √ √ a 6 3a 6 a 6 3a 6 A. . B. . C. . D. . 3 8 2 16
(Thi thử L1, THPT Hậu Lộc 2, Thanh Hoá, 2019)
Câu 52. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh a. Tính khoảng cách
giữa SC và AB biết rằng SO = a và vuông góc với mặt đáy của hình chóp. √ a 5 2a 2a A. a. B. . C. . D. √ . 5 5 5
(De tap huan, So GD&DT Dien Bien, 2019)
Câu 53. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh a, SO vuông góc với
mặt phẳng (ABCD) và SO = a. Khoảng cách giữa SC và AB bằng √ √ √ √ a 3 a 5 2a 3 2a 5 A. . B. . C. . D. . 15 5 15 5
(DTH, Sở GD và ĐT - Hà Nam, 2019)
Câu 54. Cho hình chóp tam giác S.ABC có SA ⊥ (ABC), AB = 6, BC = 8, AC = 10. Tính
khoảng cách d giữa hai đường thẳng SA và BC. A. d = 0. B. d = 8. C. d = 10. D. d = 6.
(Tập Huấn - Ninh Bình-2019)
Câu 55. Cho tứ diện OABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc và đều bằng a. Khoảng cách
giữa hai đường thẳng OA và BC bằng √ √ √ a 2 a 3 A. a. B. a 2. C. . D. . 2 2
(Thi thử, Chuyên Sơn La, 2018) √ a 5
Câu 56. Cho hình chóp đều S.ABCD có độ dài cạnh đáy bằng a, độ dài cạnh bên bằng . 2
Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và SC. √ √ √ a 5 a 3 a 6 A. a. B. . C. . D. . 2 2 3
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Quảng Trị, 2018) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 58 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 57. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông cân tại A, mặt bên SBC là tam
giác đều cạnh a và mặt phẳng (SBC) vuông góc với mặt đáy. Tính theo a khoảng cách giữa hai
đường thẳng SA, BC được kết quả √ √ √ √ a 3 a 3 a 5 a 2 A. . B. . C. . D. . 4 2 2 2
(Thi thử, Lào Cai - Phú Thọ, 2019)
Câu 58. Cho tứ diện đều ABCD cạnh bằng 4. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và CD bằng √ √ A. 2 2. B. 2. C. 3. D. 2 3.
(Thi thử, Sở GD và ĐT - Hà Tĩnh, 2019)
Câu 59. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD, có tất cả các cạnh đều bằng a. Tính khoảng cách
giữa hai đường thẳng AD và SB. √ √ √ √ a 6 a 6 a 3 a 3 A. . B. . C. . D. . 2 3 3 2
(Thi KSCL,M.V.Lômônôxốp Hà Nội, 2019)
Câu 60. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a. Cạnh bên SA vuông góc với đáy.
Góc giữa SC và mặt đáy là 45◦. Gọi E là trung điểm của BC. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng DE và SC. √ √ √ √ a 5 a 38 a 5 a 38 A. . B. . C. . D. . 19 19 5 5
(Giữa HK1 THPT Hoằng Hóa 2 - Thanh Hóa - 19)
Câu 61. Cho hình chóp S.ABCD đáy là hình thoi cạnh a, góc [
BAC = 60◦, tam giác SAB cân
tại S và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Mặt phẳng (SCD) tạo với đáy góc 30◦. Tính
khoảng cách d giữa hai đường thẳng SB và AD. √ √ √ √ 21 3 2 3 21 A. d = a. B. d = a. C. d = a. D. d = a. 14 5 5 7
(Thi thử L1, THPT Thuận Thành Bắc Ninh, 2019)
Câu 62. Cho hình hộp ABCD.A0B0C0D0 có A.A0B0D0 là hình chóp đều, A0B0 = AA0 = a. Tính
theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng AB0 và A0C0. √ √ √ √ a 22 a 11 a 22 3a 22 A. . B. . C. . D. . 22 2 11 11
(Thi thử, THPT Thiệu Hóa-Thanh Hóa, 2018) √
Câu 63. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có cạnh bên AA0 = a 2. Biết đáy ABC là tam giác
vuông có BA = BC = a, gọi M là trung điểm của BC. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AM và B0C. √ √ a 5 a 3 A. d(AM, B0C) = . B. d(AM, B0C) = . 5 √ 3 √ a 2 a 7 C. d(AM, B0C) = . D. d(AM, B0C) = . 2 7 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 59 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Thi thử, THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu - An Giang, 2018-2019)
Câu 64. Cho lăng trụ ABC.A0B0C0 có đáy là tam giác đều cạnh bằng 4. Hình chiếu vuông góc
của A0 lên mặt phẳng (ABC) trùng với tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC. Gọi M là trung
điểm cạnh AC. Khoảng cách giữa hai đường thẳng BM và B0C bằng √ √ A. 2. B. 2. C. 1. D. 2 2.
(THPT Đội Cấn, Vĩnh Phúc, 2018-2019)
Câu 65. Cho tứ diện đều ABCD có các cạnh bằng a. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và CD bằng √ √ √ √ a 2 a 2 a 3 a 3 A. . B. . C. . D. . 3 2 2 3
(Thử sức trước kì thi - THTT, 2019)
Câu 66. Cho tứ diện OABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc với nhau và OC = 2a, OA =
OB = a. Gọi M là trung điểm của AB. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng OM và AC. √ √ √ 2a 2 5a 2a 2a A. . B. . C. . D. . 3 5 3 2
(Chuyên Quang Trung, BìnhPhước, Lần2)
Câu 67. Cho hình trụ đứng ABC.A0B0C0 có đáy là tam giác ABC vuông tại A có BC = 2a, √
AB = a 3. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AA0 và BC là √ √ √ √ a 21 a 3 a 5 a 7 A. . B. . C. . D. . 7 2 2 3
(Thi thử L1, Quảng Xương I, 2019) Câu 68.
Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác đều cạnh bằng 4, S
góc giữa SC và mặt phẳng (ABC) là 45◦. Hình chiếu của S
lên (ABC) là điểm H thuộc cạnh AB sao cho HA = 2HB.
Tính khoảng cách d giữa hai đường thẳng SA và BC. √ √ 4 210 210 A. d = . B. d = . 45 √ 5 √ A B 4 210 2 210 H C. d = . D. d = . 15 15 C
(Thi thử, Chuyên Lê Quý Đôn - Điện Biên, 2019)
Câu 69. Cho lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có đáy ABC là tam giác vuông, BA = BC = a, cạnh √
bên AA0 = a 2, M là trung điểm của BC. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AM và B0C bằng √ √ √ √ a 2 a 5 a 7 a 3 A. . B. . C. . D. . 2 5 7 3
(GHK2, THPT Yên Định 2 - Thanh Hóa, 2019) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 60 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 70. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có đáy ABC là tam giác vuông BA = BC = a, √
cạnh bên AA0 = a 2, M là trung điểm của BC. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AM và B0C là √ √ √ √ a 7 a 2 a 5 a 3 A. . B. . C. . D. . 7 2 5 3
(Thi thử, Hải Hậu A, 2019, lần 1)
Câu 71. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh 2a. Biết các mặt bên của hình chóp √ 4 3a3
cùng tạo với đáy các góc bằng nhau và thể tích của khối chóp bằng . Tính khoảng cách giữa 3
hai đường thẳng SA và CD. √ √ √ √ A. 5a. B. 3 2a. C. 2a. D. 3a.
(Thi thử L1, Hai Bà Trưng, Huế, 2019)
Câu 72. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật, AB = a, BC = 2a, SA vuông
góc với mặt phẳng đáy và SA = a. Khoảng cách giữa hai đường AC và SB bằng. √ a 6a a 2a A. . B. . C. . D. . 2 2 3 3
(Đề thi thử THPT Gia Định - HCM, 2019)
Câu 73. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a. Mặt bên (SAB) là tam
giác đều nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và SC bằng √ √ √ √ a 2 a 21 a 7 a 21 A. . B. . C. . D. . 2 7 3 3
(THPT Quảng Xương 1 - Thanh Hóa - 2019)
Câu 74. Cho hình chóp S.ABCD đáy là hình vuông với đường chéo AC = 2a, SA ⊥ (ABCD).
Khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và CD là a a √ √ A. √ . B. √ . C. a 2. D. a 3. 3 2
(Thi thử, THPT Bạch Đằng - Quảng Ninh, 2019)
Câu 75. Cho hình chóp S.ABCD có ABCD là hình vuông cạnh a. Tam giác SAB đều và nằm
trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng (ABCD). Khoảng cách giữa hai đường thẳng BC và SD là √ √ √ a 3 a 3 a 2 A. a. B. . C. . D. . 2 3 2
(Thi thử L1, THPT Chuyên ĐHSP Hà Nội, 2019)
Câu 76. [Trương Quan Kía, 12EX10]Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh √
bằng a, SA ⊥ (ABCD) , SA = a 3. Gọi M là trung điểm SD. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và CM . √ √ √ a 3 2a 3 3a a 3 A. . B. . C. . D. . 4 3 4 2 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 61 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(Thi thử, Trường THPT Yên Dũng 2, Bắc Giang-Lần 2-2019)
Câu 77. Cho hình chóp đều S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD tâm O cạnh 2a, cạnh bên √
SA = a 5. Khoảng cách giữa BD và SC là √ √ √ √ a 15 a 30 a 15 a 30 A. . B. . C. . D. . 5 5 6 6
( Hàm Rồng, Thanh Hóa, năm 2019)
Câu 78. Cho tứ diện OABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc với nhau, OA = a, OB = OC =
2a. Gọi M là trung điểm của BC. Khoảng cách giữa hai đường thẳng OM và AB bằng √ √ √ a 2 2a 5 a 6 A. . B. . C. a. D. . 2 5 3
(Thi thử, Triệu Quang Phục - Hưng Yên Lần 2, 2019)
Câu 79. Cho lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có AC = a, BC = 2a, [
ACB = 120◦. Gọi M là trung
điểm của BB0. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AM và CC0 theo a. √ √ 3 √ 7 … 3 A. a . B. a 3. C. a . D. a . 7 7 7
(Thi thử lần 1, Chuyên Lê Thánh Tông Quảng Nam, 2019)
Câu 80. Cho hình chóp S.ABC đáy ABC là tam giác đều cạnh a, SA vuông góc với đáy và
SA = a. Gọi M , N lần lượt là trung điểm của các cạnh BC và CA. Khoảng cách giữa hai đường thẳng AM và SN bằng a a a a A. . B. √ . C. . D. . 4 17 17 3
(Thi thử, Toán học tuổi trẻ, 2019-2)
Câu 81. Cho hình chóp tam giác S.ABC có SA ⊥ (ABC), AB = 6, BC = 8, AC = 10. Tính
khoảng cách d giữa hai đường thẳng SA và BC. A. d = 0. B. d = 8. C. d = 10. D. d = 6.
(Đề tập huấn Sở Ninh Bình, 2019) Câu 82.
Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh bằng 2; cạnh SA = 1 S
và vuông góc với đáy. Gọi M là trung điểm của CD. Tính cos α với α
là góc tạo bởi hai đường thẳng SB và AM . 2 2 1 4 A. . B. − . C. . D. . 5 5 2 5 D A M B C
(Thi thử, Lý Thường Kiệt - Bắc Ninh, 2019) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 62 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh Câu 83.
Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD với tất cả các cạnh bằng S
a. Gọi G là trọng tâm tam giác SCD (tham khảo hình vẽ
bên). Giá trị tan góc giữa AG và (ABCD) bằng √ √ √ 17 5 √ 5 A. . B. . C. 17. D. . 17 3 5 G A D I O Q B C
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Quảng Ninh, 2019)
Câu 84. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thoi cạnh a, SA = SB = SD = a, \ BAD = 60◦.
Góc giữa đường thẳng SA và mặt phẳng (SCD) bằng A. 30◦. B. 90◦. C. 45◦. D. 60◦.
(GHK1, THPT Đội Cấn, Vĩnh Phúc, 2018-2019)
Câu 85. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thang cân (AD k BC), BC = 2a,
AB = AD = DC = a với a > 0. Gọi O là giao điểm của AC và BD. Biết SD vuông góc AC. M
là một điểm thuộc đoạn OD; M D = x với x > 0. M khác O và D. Mặt phẳng (α) qua M và song
song với hai đường thẳng SD và AC cắt khối chóp S.ABCD theo một thiết diện. Tìm x để diện
tích thiết diện là lớn nhất? √ √ 3 √ 3 A. a . B. a 3. C. a . D. a. 4 2
(Thi thử lần 1, Chuyên Lê Thánh Tông Quảng Nam, 2019)
Câu 86. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, SAB là tam giác đều và
(SAB) vuông góc với (ABCD). Tính cos ϕ với ϕ là góc tạo bởi (SAC) và (SCD). √ √ √ 5 3 6 2 A. . B. . C. . D. . 7 7 7 7
(Thi thử lần 1, THPT Lương Thế Vinh - Hà Nội, 2019)
Câu 87. Cho hình chóp S.ABC có SC ⊥ (ABC) và tam giác ABC vuông tại B. Biết AB = a, √ √
AC = a 3, SC = 2a 6. Tính sin của góc giữa hai mặt phẳng (SAB) và (SAC). … 2 2 … 5 A. . B. √ . C. 1. D. . 3 13 7
(De tap huan, So GD&DT Dien Bien, 2019) √
Câu 88. Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A0B0C0 có AB = 2 3 và AA0 = 2. Gọi M , N , P
lần lượt là trung điểm các cạnh A0B0, A0C0 và BC. Cô-sin của góc tạo bởi hai mặt phẳng (AB0C0) và (M N P ) bằng √ √ √ √ 6 13 13 17 13 18 13 A. . B. . C. . D. . 65 65 65 65
(Đề tập huấn, Sở GD và ĐT - Vĩnh Phúc, 2019) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 63 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 89. Cho khối chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành, AB = 3, AD = 4, \ BAD = 120◦. Cạnh √
bên SA = 2 3 vuông góc với đáy. Gọi M, N, P lần lượt là trung điểm các cạnh SA, AD và BC và
α là góc giữa hai mặt phẳng (SAC) và (M N P ). Chọn khẳng định đúng trong các khẳng định sau đây. A. α ∈ (60◦; 90◦). B. α ∈ (0◦; 30◦). C. α ∈ (30◦; 45◦). D. α ∈ (45◦; 60◦).
(Thi thử L1, Quảng Xương I, 2019) √ √
Câu 90. Cho tứ diện ABCD có AB = 3a, AC = a 15, BD = a 10, CD = 4a. Biết rằng góc
giữa đường thẳng AD và mặt phẳng (BCD) bằng 45◦, khoảng cách giữa hai đường thẳng AD và 5a BC bằng
và hình chiếu của A lên mặt phẳng (BCD) nằm trong tam giác BCD. Tính độ dài 4
đoạn thẳng AD biết rằng AD > a. √ √ 5a 2 √ 3a 2 A. . B. 2a. C. 2 2a. D. . 4 2
(KSCL, Sở GD và ĐT - Thanh Hóa, 2018)
Câu 91. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có AB = 1, AC = 2, AA0 = 3 và [ BAC = 120◦. Gọi
M , N lần lượt là các điểm trên cạnh BB0, CC0 sao cho BM = 3B0M , CN = 2C0N . Tính khoảng
cách từ điểm M đến mặt phẳng (A0BN ). √ √ √ √ 9 138 3 138 9 3 9 138 A. . B. . C. √ . D. . 184 46 16 46 46
(Đề tập huấn số 2, Sở GD và ĐT Quảng Ninh, 2019) √
Câu 92. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A0B0C0 có AB = a, AC = 2a, AA0 = 2a 5 và [ BAC = 120◦.
Gọi K, I lần lượt là trung điểm của các cạnh CC0, BB0. Khoảng cách từ điểm I đến mặt phẳng (A0BK) bằng √ √ √ √ a 5 a 15 a 5 A. a 15. B. . C. . D. . 6 3 3
(Thi thử Lần 1,THPT Tứ Kỳ, Hải Dương, 2019)
Câu 93. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 cạnh a . Gọi M, N lần lượt là trung điểm của AC
và B0C0. Khoảng cách giữa hai đường thẳng M N và B0D0 bằng √ √ a 5 a A. a 5. B. . C. 3a. D. . 5 3
(Thi thử, Sở GD và ĐT -Lạng Sơn, 2019) √
Câu 94. Cho hình chóp đều S.ABC có cạnh đáy bằng a 6, khoảng cách giữa hai đường thẳng 3a SA và BC bằng
. Tính thể tích khối chóp S.ABC. √ 2 √ √ √ a3 6 a3 6 a3 6 a3 6 A. . B. . C. . D. . 2 8 12 4
(Đề tập huấn Sở Ninh Bình, 2019) 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 64 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
Câu 95. Cho hình chớp S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD, SAD là tam giác đều và nằm
trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đáy. Biết rằng diện tích mặt cấu ngoại tiếp của khối
chóp S.ABCD là 4π. Khoảng cách giữa hai đường thẳng SD và AC gần với giá trị nào sau đây nhất? 2 3 6 4 A. . B. . C. . D. . 7 7 7 7 (Hải Phòng, 2018)
Câu 96. Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 cạnh a. Gọi M , N lần lượt là trung điểm của BC
và DD0. Tính theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng M N và BD. √ √ √ √ 3a 3a 3a A. 3a. B. . C. . D. . 2 3 6
(THPT Nguyễn Huệ, Vĩnh Phúc, 2019)
Câu 97. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông, SAD là tam giác đều và nằm
trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đáy. Biết rằng diện tích mặt cầu ngoại tiếp khối chóp
S.ABCD là 4π. Khoảng cách giữa hai đường thẳng SD và AC gần với giá trị nào nhất sau đây? 2 3 4 6 A. dm. B. dm. C. dm. D. dm. 7 7 7 7
(Đề Tập Huấn -4, Sở GD và ĐT - Hải Phòng, 2019) Câu 98.
Cho hình lập phương ABCD.A0B0C0D0 cạnh a. (tham khảo B C
hình vẽ bên). Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB0 và BC0 bằng √ √ A D a 3 a 2 √ √ A. . B. . C. a 3. D. a 2. 3 2 B0 C0 A0 D0
(KSCL Lần 1 Trường THPT Cộng Hiền - Hải Phòng - 2019)
Câu 99. Cho khối lập phương ABCD.A0B0C0D0. Gọi M là trung điểm của AD, φ là góc giữa hai
mặt phẳng (BM C0) và (ABB0A0). Khẳng định nào dưới đây đúng? 3 A. cos φ = . A B 4 4 M B. cos φ = . 5 1 C. cos φ = . D C 3 2 D. cos φ = . 3 A0 B0 D0 C0 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 65 TT Quốc Học Huế Ð LATEX Hóa Nguyễn Hữu Nhanh Tiến h /ToanTienNhanh
(THPT Nghèn - Hà Tĩnh, 2019)
ĐÁP ÁN CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 1. B 2. B 3. C 4. B 5. B 6. C 7. D 8. B 9. C 10. C 11. A 12. B 13. A 14. D 15. C 16. A 17. D 18. D 19. C 20. B 21. C 22. D 23. A 24. C 25. B 26. A 27. D 28. A 29. B 30. A 31. A 32. C 33. C 34. C 35. A 36. A 37. C 38. D 39. B 40. B 41. A 42. A 43. D 44. C 45. B 46. B 47. C 48. D 49. A 50. C 51. D 52. D 53. D 54. D 55. C 56. C 57. A 58. A 59. B 60. B 61. D 62. C 63. D 64. A 65. D 66. B 67. B 68. B 69. C 70. A 71. D 72. D 73. B 74. C 75. B 76. D 77. B 78. D 79. D 80. B 81. D 82. A 83. A 84. C 85. A 86. A 87. B 88. B 89. A 90. B 91. A 92. B 93. D 94. A 95. C 96. D 97. D 98. A 99. D 161 -Bùi Thị Xuân Tp Huế 66 TT Quốc Học Huế