Toán 11 Bài 3 (Cánh diều): Đường thẳng và mặt phẳng song song
Với giải bài tập Toán lớp 11 Bài 3: Đường thẳng và mặt phẳng song song sách Cánh diều hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Toán 11 Bài 3.
Giải Toán 11 Bài 3: Đường thẳng và mặt phẳng song song
Thế nào là đường thẳng song song với mặt phẳng trong không gian?
Lời giải:
Sau bài học này, chúng ta sẽ giải quyết được câu hỏi trên như sau:
Đường thẳng song song với mặt phẳng trong không gian là đường thẳng song song với một đường thẳng khác nằm trong mặt phẳng đó.
I. Đường thẳng song song với mặt phẳng
Lời giải:
a) Trong Hình 44 đường thẳng d và mặt phẳng (P) không có điểm chung.
b)
Ở Hình 45a): Đường thẳng d nằm trong mặt phẳng (P) nên có vô số điểm chung.
Ở Hình 45b): Đường thẳng d cắt mặt phẳng (P) tại một điểm nên có 1 điểm chung.
Ở Hình 45c): Đường thẳng d song song với mặt phẳng (P) nên không có điểm chung với nhau.
Lời giải:
Vị trí tương đối của xà ngang với mặt sàn là đường thẳng song song với mặt phẳng.
II. Điều kiện và tính chất
a) Giả sử a cắt (P) tại M. Đường thẳng a có cắt đường thẳng a’ tại M hay không?
b) Nêu vị trí tương đối của đường thẳng a và mặt phẳng (P). Vì sao?
Lời giải:
a) Do a’ ⊂ (P) và a’ ⊂ (Q) nên (P) ∩ (Q) = a’.
Mà a cắt (P) tại M nên M ∈ (P)
Lại có M ∈ a, a ⊂ (Q) nên M ∈ (Q)
Suy ra M là giao điểm của (P) và (Q).
Do đó giao tuyến a’ của hai mặt phẳng đi qua điểm M.
Vậy đường thẳng a cắt đường thẳng a’ tại M.
b) Theo câu a, nếu a cắt (P) tại M thì đường thẳng a và đường thẳng a’ cắt nhau tại M.
Điều này là mâu thuẫn với giả thiết là hai đường thẳng a và a’ song song.
Do đó a không có điểm chung với (P) nên a // (P).
Lời giải:
• Xét ABC có M, N lần lượt là trung điểm của AB, AC nên MN là đường trung bình của tam giác
Do đó MN // BC
Lại có BC ⊂ (BCD)
Suy ra MN // (BCD).
• Chứng minh tương tự ta cũng có NP // CD.
Mà CD ⊂ (BCD)
Suy ra NP // (BCD).
• Tương tự, MP // BD mà BD ⊂ (BCD) .
Suy ra MP // (BCD).
a) Giả sử a cắt b tại M. Đường thẳng a có cắt mặt phẳng (P) tại M hay không?
b) Nêu vị trí tương đối của hai đường thẳng a và b. Vì sao?
Lời giải:
a) Ta có a ∩ b = {M} nên M ∈ b
Mà b ⊂ (P), do đó M ∈ (P).
Lại có M ∈ a.
Vậy đường thẳng a cắt mặt phẳng (P) tại M.
b) Theo câu a, nếu a cắt b tại M thì a cắt (P) tại M, điều này mâu thuẫn với giả thiết đường thẳng a song song với mặt phẳng (P).
Do đó a và b không cắt nhau và cùng nằm trong mặt phẳng (Q).
Suy ra a // b.
Vậy hai đường thẳng a và b song song với nhau.
Lời giải:
• Áp dụng định lí 2, ta có:
(R) đi qua M và song song với BD, mà BD ⊂ (ABD) nên mặt phẳng (R) cắt (ABD) theo giao tuyến a đi qua M và song song với BD.
• Gọi N là giao điểm của p và BC.
Khi đó N ∈ (R).
Áp dụng định lí 2, ta có:
(R) đi qua N và song song với BD, mà BD ⊂ (BCD) nên mặt phẳng (R) cắt (BCD) theo giao tuyến b đi qua N và song song với BD.
• Gọi P là giao điểm của a và AD, Q là giao điểm của b và CD.
Khi đó P ∈ (R) và P ∈ (ACD) nên P là giao điểm của (R) và (ACD);
Q ∈ (R) và Q ∈ (ACD) nên Q là giao điểm của (R) và (ACD).
Vậy (R) ∩ (ACD) = PQ.
b) Nêu vị trí tương đối của hai đường thẳng a và b. Vì sao?
Lời giải:
a) • Ta có: M ∈ b và (P) ∩ (Q) = b;
Suy ra M ∈ (P).
Mà M ∈ (M, a)
Do đó M là giao điểm của (P) và (M, a).
Lại có b’ = (P) ∩ (M, a)
Suy ra đường thẳng b’ đi qua M.
Tương tự ta cũng chứng minh được b’’ đi qua điểm M.
• Ta có: a // (P);
a ⊂ (M, a)
(M, a) ∩ (P) = b’
Do đó a // b’.
Tương tự ta cũng có a // b’’.
Do đó b’ // b’’.
Mặt khác: (P) ∩ (Q) = b;
(M, a) ∩ (P) = b’;
(M, a) ∩ (Q) = b’’;
b // b’’.
Do đó b // b’ // b’’.
Mà cả ba đường thẳng cùng đi qua điểm M nên ba đường thẳng này trùng nhau.
b) Vì a // b’ nên a // b (do b ≡ b’).
Lời giải:
Ta có: a // (P);
a // (Q);
(P) ∩ (Q) = b.
Do đó theo hệ quả định lí 2 ta có a // b.
Bài tập
Lời giải:
Gợi ý những hình ảnh về đường thẳng song song với mặt phẳng: đường chân tường và trần nhà; mép cột tường và bức tường; …
Lời giải:
Ta có: a // (P);
a ⊂ (Q);
(P) ∩ (Q) = b.
Do đó theo định lí 2, a // b.
Vậy hai đường thẳng a, b song song với nhau.
Lời giải:
Gọi M là trung điểm của AD.
• Xét ABD có G là trọng tâm tam giác nên .
Theo bài, BI = 2IC nên
• Trong mặt phẳng (BCM):
Xét BCM có: , suy ra IG // CM (định lí Thalès đảo)
• Ta có: IG // CM; CM ⊂ (ACD)
Do đó IG // (ACD).
Lời giải:
• Ta có: S ∈ (SAD) và S ∈ (SBC) nên S là giao điểm của (SAD) và (SBC).
Lại có: AD // BC (do ABCD là hình bình hành);
AD ⊂ (SAD);
BC ⊂ (SBC).
Do đó giao tuyến d của hai mặt phẳng (SAD) và (SBC) là đường thẳng đi qua S và song song với AD, BC.
• Vì M, N lần lượt là trung điểm của AB và CD nên MN là đường trung bình
Do đó MN // BC // AD.
Ta có: MN // BC mà BC ⊂ (SBC) nên MN // (SBC);
MN // AD mà AD ⊂ (SAD) nên MN // (SAD).
Có: MN // (SBC);
MN // (SAD);
(SAD) ∩ (SBC) = d
Suy ra MN // d.
Lời giải:
Gọi I là trung điểm của AB.
Xét DABF có M là trọng tâm của tam giác nên ;
Xét DABC có N là trọng tâm của tam giác nên ;
Trong mặt phẳng ACF, xét ACF có
Suy ra MN // FC (theo định lí Thalès)
Mà FC ⊂ (ACF).
Do đó MN // (ACF).
a) Tìm giao tuyến của hai mặt phẳng (SAB) và (SCD).
b) Chứng minh rằng MN song song với mặt phẳng (SCD) và NG song song với mặt phẳng (SAC).
Lời giải:
a) Ta có: S ∈ (SAB) và S ∈ (SCD) nên S là giao điểm của (SAB) và (SCD).
Lại có: AB // CD (do ABCD là hình bình hành);
AB ⊂ (SAB);
CD ⊂ (SCD).
Do đó giao tuyến của hai mặt phẳng (SAB) và (SCD) là đường thẳng d đi qua S và song song với AB, CD.
b) • Gọi O là tâm của hình bình hành, khi đó BO = OD = BD.
Xét DABC có N là trọng tâm của tam giác nên do đó .
Theo bài, AD = 3AM nên
Trong mặt phẳng (ABCD), xét ABD có
Do đó MN // AB (theo định lí Thalès đảo)
Trong mặt phẳng (ABCD) có: AB // CD và MN // AB nên MN // CD.
Lại có CD ⊂ (SCD)
Do đó MN // (SCD).
• Gọi I là trung điểm của SA.
Xét SAB có G là trọng tâm của tam giác nên
Trong (BIO), xét DBIO có:
Suy ra GN // IO (theo định lí Thalès đảo)
Mà IO ⊂ (SAC) nên GN // (SAC).
Lý thuyết Đường thẳng và mặt phẳng song song
I. Đường thẳng song song với mặt phẳng
Đường thẳng được gọi là song song với mặt phẳng nếu chúng không có điểm chung.
*Nhận xét:
- Nếu d và có một điểm chung duy nhất thì ta nói d và cắt nhau tại A. Kí hiệu hay .
- Nếu d và có nhiều hơn 1 điểm chung thì ta nói d nằm trong hay chứa d. Kí hiệu hay .
II. Điều kiện và tính chất
- Nếu đường thẳng a không nằm trong mặt phẳng (P) và a song song với một đường thẳng a’ nằm trong (P) thì ta nói .
- Cho đường thẳng a song song với mặt phẳng (P). Nếu mặt phẳng (Q) chứa a và cắt (P) theo giao tuyến b thì b//a.
- Nếu hai mặt phẳng phân biệt cùng song song với một đường thẳng thì giao tuyến của chúng (nếu có) cũng song song với đường thẳng đó.
Xem thêm lời giải bài tập Toán 11 Cánh diều hay, chi tiết khác:
Bài 2: Hai đường thẳng song song trong không gian
Bài 4: Hai mặt phẳng song song
Bài 5: Hình lăng trụ và hình hộp
Bài 6: Phép chiếu song song. Hình biểu diễn của một hình không gian
Xem thêm các chương trình khác:
- Soạn văn lớp 11 Cánh diều (hay nhất)
- Văn mẫu lớp 11 - Cánh diều
- Tóm tắt tác phẩm Ngữ văn 11 – Cánh diều
- Tác giả tác phẩm Ngữ văn 11 - Cánh diều
- Giải SBT Ngữ văn 11 – Cánh diều
- Bố cục tác phẩm Ngữ văn 11 – Cánh diều
- Giải Chuyên đề học tập Ngữ văn 11 – Cánh diều
- Nội dung chính tác phẩm Ngữ văn lớp 11 – Cánh diều
- Soạn văn 11 Cánh diều (ngắn nhất)
- Giải sgk Tiếng Anh 11 – ilearn Smart World
- Giải sbt Tiếng Anh 11 - ilearn Smart World
- Trọn bộ Từ vựng Tiếng Anh 11 ilearn Smart World đầy đủ nhất
- Giải sgk Vật lí 11 – Cánh diều
- Lý thuyết Vật lí 11 – Cánh diều
- Giải sbt Vật lí 11 – Cánh diều
- Giải Chuyên đề học tập Vật lí 11 – Cánh diều
- Giải sgk Hóa học 11 – Cánh diều
- Giải Chuyên đề học tập Hóa học 11 – Cánh diều
- Lý thuyết Hóa 11 - Cánh diều
- Giải sbt Hóa học 11 – Cánh diều
- Giải sgk Sinh học 11 – Cánh diều
- Lý thuyết Sinh học 11 – Cánh diều
- Giải Chuyên đề học tập Sinh học 11 – Cánh diều
- Giải sbt Sinh học 11 – Cánh diều
- Giải sgk Giáo dục Kinh tế và Pháp luật 11 – Cánh diều
- Giải Chuyên đề học tập Kinh tế pháp luật 11 – Cánh diều
- Lý thuyết Kinh tế pháp luật 11 – Cánh diều
- Giải sbt Kinh tế pháp luật 11 – Cánh diều
- Giải sgk Lịch sử 11 – Cánh diều
- Giải Chuyên đề học tập Lịch sử 11 – Cánh diều
- Lý thuyết Lịch sử 11 - Cánh diều
- Giải sbt Lịch sử 11 – Cánh diều
- Giải sgk Địa lí 11 – Cánh diều
- Giải Chuyên đề học tập Địa lí 11 – Cánh diều
- Lý thuyết Địa lí 11 - Cánh diều
- Giải sbt Địa lí 11 – Cánh diều
- Giải sgk Công nghệ 11 – Cánh diều
- Lý thuyết Công nghệ 11 - Cánh diều
- Giải sbt Công nghệ 11 – Cánh diều
- Giải sgk Tin học 11 – Cánh diều
- Giải Chuyên đề học tập Tin học 11 – Cánh diều
- Lý thuyết Tin học 11 - Cánh diều
- Giải sbt Tin học 11 – Cánh diều
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng an ninh 11 – Cánh diều
- Lý thuyết Giáo dục quốc phòng 11 – Cánh diều
- Giải sbt Giáo dục quốc phòng 11 – Cánh diều
- Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 11 – Cánh diều