Đề bài - câu 71 trang 128 sách bài tập hình học 11 nâng cao

\[\eqalign{ & \left\{ \matrix{ y = 1 - t \hfill \cr {x \over 2} + z = 1 - t \hfill \cr {y \over 2} + z = t \hfill \cr x + y + z = 1 \hfill \cr} \right. \Leftrightarrow \left\{ \matrix{ {x \over 2} - y + z = 0 \hfill \cr x + y + z = 1 \hfill \cr {x \over 2} + {y \over 2} + 2{\rm{z}} = 1 \hfill \cr} \right. \cr & \Rightarrow 1 - z = 2 - 4{\rm{z}} \Leftrightarrow z = {1 \over 3} \cr & \Rightarrow x = {2 \over 9},y = {4 \over 9},t = {5 \over 9}. \cr} \]

Đề bài

Cho M và N lần lượt là trung điểm của các cạnh AB, A­1D1của hình hộp ABCD.A1B1C1D1.

a] Xác định giao điểm P và Q của mặt phẳng [CMN] với các đường thẳng B1C1và DB1.

b] Hãy biểu thị các vectơ \[\overrightarrow {AP} ,\overrightarrow {AQ} \] qua các vectơ \[\overrightarrow a ,\overrightarrow b ,\overrightarrow c \] trong đó \[\overrightarrow b = \overrightarrow {AB} ,\overrightarrow c = \overrightarrow {A{\rm{D}}} ,\overrightarrow a = \overrightarrow {A{A_1}} \].

Lời giải chi tiết

a] Đặt \[\overrightarrow {A{A_1}} = \overrightarrow a ,\overrightarrow {AB} = \overrightarrow b ,\overrightarrow {AD} = \overrightarrow c \].

P là giao điểm của mp[CMN] với đường thẳng B1C1khi và chỉ khi C, M, N, P thuộc một mặt phẳng và P thuộc đường thẳng B1C1.

Ta có các điểm M, N, C, P thuộc một mặt phẳng nên tồn tại các số x, y, z sao cho:

\[x + y + z = 1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left[ * \right]\]

và \[\overrightarrow {AP} = x\overrightarrow {AM} + y\overrightarrow {AN} + z\overrightarrow {AC.} \]

Ta có:

\[\eqalign{ & \overrightarrow {AP} = x.{{\overrightarrow b } \over 2} + y\left[ {\overrightarrow a + {{\overrightarrow c } \over 2}} \right] + z\left[ {\overrightarrow b + \overrightarrow c } \right] \cr & = y\overrightarrow a + \left[ {{x \over 2} + z} \right]\overrightarrow b + \left[ {{y \over 2} + z} \right]\overrightarrow c \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left[ 1 \right] \cr} \]

Vì P thuộc đường thẳng B1C1nên \[\overrightarrow {{B_1}P} = t\overrightarrow {{B_1}{C_1}} \], từ đó \[\overrightarrow {AP} = \overrightarrow b + \overrightarrow a +t \overrightarrow c \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left[ 2 \right]\]

Từ [1], [2] và do \[\overrightarrow a ,\overrightarrow b ,\overrightarrow c \] không đồng phẳng nên

\[\left\{ \matrix{ y = 1 \hfill \cr {x \over 2} + z = 1 \hfill \cr {y \over 2} + z = t \hfill \cr} \right.\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left[ {**} \right]\]

Kết hợp [*] và [**], ta có:

\[\eqalign{ & \left\{ \matrix{ y = 1 \hfill \cr {x \over 2} + z = 1 \hfill \cr {y \over 2} + z = t \hfill \cr x + y + z = 1 \hfill \cr} \right. \cr & \Rightarrow z = - x \Rightarrow {x \over 2} - x = 1 \Leftrightarrow x = - 2 \cr & \Rightarrow z = 2,t = {5 \over 2} \cr} \]

Vậy giao điểm của mp[CMN] với đường thẳng B1C1là điểm P xác định bời

\[\overrightarrow {{B_1}P} = {5 \over 2}\overrightarrow {{B_1}{C_1}} \] .

Tương tự như trên, nếu gọi Q là giao điểm của mp[CMN] với đường thẳng B1D thì ta có \[x + y + z = 1\].

\[\eqalign{ & \overrightarrow {AQ} = x\overrightarrow {AM} + y\overrightarrow {AN} + z\overrightarrow {AC} \cr & = y\overrightarrow a + \left[ {{x \over 2} + z} \right]\overrightarrow b + \left[ {{y \over 2} + z} \right]\overrightarrow c \cr} \]

Mặt khác

\[\overrightarrow {AQ} = \overrightarrow b + \overrightarrow a + t\overrightarrow {{B_1}D}\]

\[ = \overrightarrow a + \overrightarrow b + t\left[ { - \overrightarrow a - \overrightarrow b + \overrightarrow c } \right]\]

\[= \left[ {1 - t} \right]\overrightarrow a + \left[ {1 - t} \right]\overrightarrow b + t\overrightarrow c\]

Ta có hệ phương trình sau:

\[\eqalign{ & \left\{ \matrix{ y = 1 - t \hfill \cr {x \over 2} + z = 1 - t \hfill \cr {y \over 2} + z = t \hfill \cr x + y + z = 1 \hfill \cr} \right. \Leftrightarrow \left\{ \matrix{ {x \over 2} - y + z = 0 \hfill \cr x + y + z = 1 \hfill \cr {x \over 2} + {y \over 2} + 2{\rm{z}} = 1 \hfill \cr} \right. \cr & \Rightarrow 1 - z = 2 - 4{\rm{z}} \Leftrightarrow z = {1 \over 3} \cr & \Rightarrow x = {2 \over 9},y = {4 \over 9},t = {5 \over 9}. \cr} \]

Vậy giao điểm Q của đường thẳng B1D với mp[CMN] được xác định bởi

\[\overrightarrow {{B_1}Q} = {5 \over 9}\overrightarrow {{B_1}D} \]

b] Từ kết quả của câu a], ta có :

\[\eqalign{ & \overrightarrow {AP} = \overrightarrow a + \overrightarrow b + {5 \over 2}\overrightarrow c \cr & \overrightarrow {AQ} = {4 \over 9}\overrightarrow a + {4 \over 9}\overrightarrow b + {5 \over 9}\overrightarrow c \cr} \].

Video liên quan

Chủ Đề