Bài 4: Hai mặt phẳng song song

Gọi I, J và K lần lượt là trung điểm của các cạnh BC, CD và BD. Theo tính chất trọng tâm của tam giác ta có:

a) Ta có:

⇒ Ax // (Cz,Dt)

Từ Ax, AB ⊂ (Ax,By) suy ra (Ax, By) // (Cz, Dt)

Tương tự ta có (Ax, Dt) // (By,Cz)

b)

Từ (1) và (2) suy ra tứ giác A’B’C’D’ là hình bình hành.

c) Gọi O, O’ lần lượt là tâm các hình bình hành ABCD, A’B’C’D’. Dễ thấy OO’ là đường trung bình của hình thang AA’, suy ra 

Tương tự ta có:

a)

Mà AD, AF ⊂ (ADF)

Nên (ADF) // (BCE)

b) Vì ABCD và ABEF là các hình vuông nên AC = BF. Ta có:

So sánh (1) và (2) ta được:

c) Từ chứng minh trên suy ra DF // (MM′N′N)

Mà DF,EF ⊂ (DEF) nên (DEF) // (MM′N′N)

Vì MN ⊂ (MM′N′N) và (MM′N′N) // (DEF) nên MN // (DEF).

a) Ta có II′ // BB′ và II’ = BB’

Mặt khác AA′ // BB′ và AA’ = BB’ nên : AA′ // II′ và AA’ = II’

⇒ AA’II’ là hình bình hành.

⇒ AI // A′I′

b) Ta có:

⇒ A ∈ (AB′C′) ∩ (AA′I′I)

Tương tự :

I′ ∈ (AB′C′) ∩ (AA′I′I) ⇒ (AB′C′) ∩ (AA′I′I) = AI′

Đặt AI′ ∩ A′I = E. Ta có:

Vậy E là giao điểm của AI’ và mặt phẳng (AB’C’)

c) Ta có:

Tương tự:

Vậy (AB′C′) ∩ (A′BC) = MN

a) Ta có tứ giác AA’CC’ là hình bình hành suy ra A’C cắt AC’ tại trung điểm I của mỗi đường.

Do đó IH // CB′ ( đường trung bình của tam giác CB’A’)

Mặt khác IH ⊂ (AHC′) nên CB′ // (AHC′)

b) Ta có:

suy ra, ⇒ A là điểm chung của (AB’C’) và (ABC)

Mà

Nên (AB′C′) ∩ (ABC) = Ax

Và Ax // BC // B′C′

Trong mặt phẳng (ADF), kẻ đường thẳng MP // DF (P ∈ AF)

Ta có 

Nên PN // FE. Do đó (MNP) // (DEF).

Vậy MN song song với mặt phẳng (DEF) cố định.

a) Trường hợp 1 .

I thuộc đoạn AO (0 < x < a/2)

Khi đó I ở vị trí I1

Ta có: (α) // (SBD)

Vì (α) // BD nên (α) cắt (ABD) theo giao tuyến M1N1 ( qua I1) song song với BD

Tương tự (α) // SO nên (α) cắt (SOA) theo giao tuyến

S1T1 song song với SO.

Ta có thiết diện trong trường hợp này là tam giác S1M1N1.

Nhận xét. Dễ thấy rằng $S_1{M}_1 // SB và S_1{N}_1 // SD$. Lúc đó tam giác S1M1N1 đều.

Trường hợp 2. I thuộc đoạn OC (a/2 < x < a)

Khi đó I ở vị trí I2. Tương tự như trường hợp 1 ta có thiết diện là tam giác đều

$S_2{M}_2{N}_2 có M_2{N}_2 // BD$, $S_2{M}_2 // SB, S_2{N}_2 // SD$.

Trường hợp 3. I ≡ O. Thiết diện chính là tam giác đều SBD.

b) Ta lần lượt tìm diện tích thiết diện trong các trường hợp 1,2,3.

Trường hợp 1. I thuộc đoạn AO (0 < x < a/2)

Trường hợp 2. I thuộc đoạn OC (a/2 < x < a)

Trường hợp 3. I ≡ O.

Tóm lại

∗ Đồ thị của hàm số S theo biến x như sau:

Vậy Sthiết diện lớn nhất khi và chỉ khi x = a/2.

Vì (α) // (β) // (γ) nên 

Mặt khác ta có:

Suy ra: 

Vậy A’B’ = 10 và 

Vậy B’C’ = 8.

Qua I kẻ đường thẳng song song với CD cắt AC tại H, ta có:

Suy ra HJ // AB

Như vậy mặt phẳng (IJH) song song với AB và CD.

Gọi (α) là mặt phẳng qua AB và song song với CD, ta có

Vậy IJ song song với mặt phẳng (α) cố định.