Bài tập Nhận biết và chứng minh đường thẳng vuông góc với mặt phẳng lớp 11 (có lời giải)
Đề thi

Bài tập Nhận biết và chứng minh đường thẳng vuông góc với mặt phẳng lớp 11 (có lời giải)

A
Admin
ToánLớp 11186 lượt thi
25 câu hỏi
1. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác cân tại A, điểm I và H lần lượt là trung điểm của AB và BC. Trên đoạn CI và SA lần lượt lấy hai điểm M, N sao cho MC = 2MI, NA = 2NS. Biết SH ⊥ (ABC). Khẳng định nào sau đây là đúng?

SN vuông góc với AC;

MN vuông góc với AB;

SH vuông góc với NA;

BC vuông góc với AB.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: B

Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác cân tại A, điểm I và H lần lượt là trung điểm của AB và BC. (ảnh 1)
 

Do điểm M thuộc đường trung tuyến CI và MC = 2MI

M là trọng tâm tam giác ABC nên AH giao CI tại M

Ta có:  NANS=MAMH=2 

Do đó, MN // SH

Mặt khác, SH ⊥ (ABC) nên MN ⊥ (ABC). Suy ra MN vuông góc với AB.

2. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABC, các tam giác ABC và SBC là các tam giác nhọn. Gọi H và K lần lượt là trực tâm của tam giác ABC và SBC. Khẳng định nào sau đây là đúng?

BC vuông góc với (SAM);

SK vuông góc với (SMC);

AH vuông góc với (SBM);

BC vuông góc với (ABC).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: A

Cho hình chóp S.ABC, các tam giác ABC và SBC là các tam giác nhọn. (ảnh 1)

Giả sử AH vuông góc với BC tại M

Ta có:

BC vuông góc với AM

BC vuông góc với SA

Do đó, BC ⊥ (SAM).

3. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABC, các tam giác ABC và SBC là các tam giác nhọn. Gọi H và K lần lượt là trực tâm của tam giác ABC và SBC. Khẳng định nào sau đây là đúng?

SC ⊥ (SAM);

SC ⊥ (MAK);

SC ⊥ (BHK);

SC ⊥ (BHA).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: C

Cho hình chóp S.ABC, các tam giác ABC và SBC là các tam giác nhọn. (ảnh 1)

Do H là trực tâm của tam giác ABC nên BH vuông góc với AC

Mặt khác, SA vuông góc với (ABC) nên BH vuông góc với SA

Do đó, BH vuông góc với (SAC)

⇒ BH vuông góc với SC

Lại có: BK vuông góc với SC

Do đó, SC vuông góc với (BHK).
4. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a. Mặt bên SAB là tam giác đều, SCD là tam giác vuông cân đỉnh S. Gọi I, J lần lượt là trung điểm của AB và CD. Gọi H là hình chiếu của S lên IJ, đường thẳng SH vuông góc với mặt phẳng nào sau đây?

(SAB);

(SCD);

(ABCD)

(SAD).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: C

Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a. Mặt bên SAB là tam giác đều, SCD là tam giác vuông cân đỉnh S. (ảnh 1)

Ta có: ∆SAB đều cạnh a nên  SI=a32

Tứ giác IBCJ là hình chữ nhật nên IJ = BC = a

∆SCD là tam giác vuông cân đỉnh S ⇒ SJ =  CD2= a2

Do đó, SJ2 + SI2 = IJ2 = a2 ⇒ ∆SIJ vuông tại S.

Do ∆SCD cân tại S nên SJ ⊥ CD

Do AB // CD ⇒ SJ ⊥ (SAB)

Chứng minh tương tự ta có SI ⊥ (SCD)

⇒ SI ⊥ CD

Mà CD ⊥ IJ ⇒ CD ⊥ (SIJ) ⇒ CD ⊥ SH

Do SH ⊥ IJ ⇒ SH ⊥ (ABCD).

5. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Khẳng định nào sau đây là sai?

Nếu d ⊥ (α) thì d vuông góc với hai đường thẳng trong (α);

Nếu đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng nằm trong trong (α) thì d ⊥ (α);

Nếu đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau nằm trong (α) thì d vuông góc mọi đường thẳng nằm trong (α);

Nếu d ⊥ (α) và đường thẳng a // (α) thì d ⊥ α.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: B

Đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau nằm trong (α) thì d ⊥ (α), từ đó suy ra d vuông góc mọi đường thẳng nằm trong (α). Vậy đáp án B sai, do thiếu yếu tố cắt nhau.

6. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có SA ⊥ (ABCD) và tam giác ABC vuông ở B, AH là đường cao của ∆SAB. Khẳng định nào sau đây sai?

SA ⊥ (ABC);

BC ⊥ (SAB);

AH ⊥ (SBC);

AC ⊥ (SAB).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Cho hình chóp S.ABCD có SA ⊥ (ABCD) và tam giác ABC vuông ở B, AH là đường cao của ∆SAB (ảnh 1)

 

Do SA ⊥ (ABCD) nên SA ⊥ (ABC)

Do tam giác ABC vuông tại B nên BC ⊥ AB, do SA ⊥ (ABCD) nên BC ⊥ SA.

Do đó, BC ⊥ (SAB)

Do BC ⊥ (SAB) nên AH ⊥ BC, do AH là đường cao nên AH ⊥ SB, do đó, AH ⊥ (SBC).

Vậy A, B, C đúng. Do đó đáp án D là sai.

7. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi O và có SA = SC, SB = SD. Khẳng định nào sau đây là đúng?

SA ⊥ (ABCD);

SB ⊥ (ABCD);

SC ⊥ (ABCD);

SO ⊥ (ABCD).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi O và có SA = SC, SB = SD. Khẳng định nào sau đây là đúng? A. SA ⊥ (ABCD);  (ảnh 1)

Do SA = AC nên ∆SAC cân tại S có trung tuyến SO đồng thời là đường cao, từ đó suy ra SO ⊥ AC.

Tương tự ta có: SO ⊥ BD

Do đó, SO ⊥ (ABCD).

8. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho tứ diện ABCD có AB = AC và DB = DC. Khẳng định nào sau đây là đúng?

AB ⊥ (ABC);

AC ⊥ BD;

CD ⊥ (ABD)

BC ⊥ AD.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Cho tứ diện ABCD có AB = AC và DB = DC. Khẳng định nào sau đây là đúng? (ảnh 1)

Gọi E là trung điểm của BC. Khi đó ta có:

 AE⊥BCDE⊥BC⇒BC⊥ADE⇒BC⊥AD.

9. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi tâm O. Biết SA = SC và SB = SD. Khẳng định nào sau đây sai?

SO ⊥ (ABCD);

CD ⊥ (SBD);

AB ⊥ (SAC);

CD ⊥ AC.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: B

Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi tâm O. Biết SA = SC và SB = SD (ảnh 1)

Tam giác SAC cân tại S có SO là trung tuyến.

Do đó, SO cũng là đường cao nên SO vuông góc với AC.

Tam giác SBD cân tại S có SO là trung tuyến.

Do đó, SO cũng là đường cao nên SO vuông góc với BD.

Từ đó suy ra: SO ⊥ (ABCD).

Do ABCD là hình thoi nên CD không vuông góc với BD. Do đó, CD không vuông góc với (SBD).

10. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABC có cạnh SA ⊥(ABC) và đáy ABC là tam giác cân ở C. Gọi H và K lần lượt là trung điểm của AB và SB. Khẳng định nào sau đây là sai?

CH ⊥ SA;

CH ⊥ SB;

CH ⊥ AK;

AK ⊥ SB.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Cho hình chóp S.ABC có cạnh SA ⊥(ABC) và đáy ABC là tam giác cân ở C. (ảnh 1)

Do tam giác ABC cân tại C nên CH ⊥ AB.

Suy ra: CH ⊥ (SAB).

Vậy A, B, C đúng nên D sai.

11. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Qua điểm O cho trước, có bao nhiêu mặt phẳng vuông góc với đường thẳng a cho trước?

Vô số.

2.

3.

1.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Theo tính chất về đường thẳng vuông góc với mặt phẳng: "Có duy nhất một mặt phẳng đi qua một điểm cho trước và vuông góc với một đường thẳng cho trước."

Do đó, qua điểm O cho trước, có duy nhất 1 mặt phẳng vuông góc với đường thẳng a cho trước.

12. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình bình hành tâm O, SA = SC, SB = SD. Trong các khẳng định sau, khẳng định nào đúng?

SA ⊥ (ABCD).

SO ⊥ (ABCD).

SC ⊥ (ABCD).

SB ⊥ (ABCD).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: B

Xét △SAC:

Do SA = SC nên △SAC cân tại S

Lại có SO là đường trung tuyến ứng với cạnh đáy AC (vì O là trung điểm của AC)

⇒ SO ⊥ AC (1)

Xét △SBD:

Do SB = SD nên △SBD cân tại S

Lại có SO là đường trung tuyến ứng với cạnh đáy BD (vì O là trung điểm của BD)

⇒ SO ⊥ BD (2)

Trong mặt phẳng (ABCD), hai đường chéo AC và BD cắt nhau tại O

Từ (1), (2) ⇒ SO vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau AC và BD cùng thuộc mặt phẳng (ABCD) ⇒ SO ⊥ (ABCD).

13. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông, cạnh bên SA vuông góc với đáy (ABCD). Khẳng định nào sau đây sai?

CD ⊥ (SBC).

SA ⊥ (ABC).

BC ⊥ (SAB).

BD ⊥ (SAC).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: A

A. Do ABCD là hình vuông nên CD ⊥ AD

Do SA ⊥ (ABCD) nên SA ⊥ CD ⇒ CD ⊥ SA

Vì CD vuông góc với cả AD và SA trong mặt phẳng (SAD) nên CD ⊥ (SAD)

Do đó, khẳng định CD ⊥ (SBC) là sai.

B. Do SA ⊥ (ABCD) nên SA vuông góc với mọi đường thẳng nằm trong (ABCD)

⇒ SA ⊥ (ABC).

C. BC ⊥ AB (do ABCD là hình vuông) và BC ⊥ SA (do SA ⊥ (ABCD))

⇒ BC ⊥ (SAB).

D. BD ⊥ AC (hai đường chéo hình vuông ABCD) và BD ⊥ SA (do SA ⊥ (ABCD))

⇒ BD ⊥ (SAC).

14. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho tứ diện ABCD có hai mặt ABC và ABD là hai tam giác đều. Gọi M là trung điểm của AB. Khẳng định nào sau đây đúng?

CM ⊥ (ABD).

AB ⊥ (MCD).

AB ⊥ (BCD).

DM ⊥ (ABC).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: B

Xét △ABC:

Do △ABC là tam giác đều và M là trung điểm của AB (giả thiết) ⇒ CM ⊥ AB (1)

Xét △ABD:

Do △ABD là tam giác đều và M là trung điểm của AB (giả thiết) ⇒ DM ⊥ AB (2)

Trong mặt phẳng (MCD), hai đường thẳng CM và DM cắt nhau tại M

Từ (1), (2), đường thẳng AB vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau CM và DM cùng nằm trong mặt phẳng (MCD) ⇒ AB ⊥ (MCD).

15. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thoi tâm O và SO ⊥ (ABCD). Khi đó đường thẳng AC vuông góc với mặt phẳng nào sau đây?

(SAB).

(SAD).

(SCD).

(SBD).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Do SO ⊥ (ABCD) (giải thiết) và AC ⊂ (ABCD) nên AC ⊥ SO (1)

Do đáy ABCD là hình thoi tâm O, có tính chất hai đường chéo vuông góc với nhau nên: AC ⊥ BD (2)

Trong mặt phẳng (SBD), hai đường thẳng SO và BD cắt nhau tại O

Từ (1) và (2), đường thẳng AC vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau SO và BD cùng nằm trong mặt phẳng (SBD)

⇒ AC ⊥ (SBD).

16. Đúng sai
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông và SA ⊥ (ABCD). Xét tính đúng, sai của các mệnh đề sau:

a

BC ⊥ (SAB).

ĐúngSai
b

CD ⊥ (SAD).

ĐúngSai
c

AC ⊥ (SBD).

ĐúngSai
d

BD ⊥ (SAC).

ĐúngSai
Xem đáp án

Đáp án: a) Đúng. b) Đúng. c) Sai. d) Đúng.

Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông và SA ⊥ (ABCD). Xét tính đúng, sai của các mệnh đề sau: (ảnh 1)

a) Đúng. Vì SA ⊥ (ABCD), BC ⊂ (ABCD) nên BC ⊥ SA

Vì ABCD là hình vuông nên BC ⊥ AB

Trong mặt phẳng (SAB), hai đường thẳng SA và AB cắt nhau tại A

Do đó, BC ⊥ (SAB).

b) Đúng. Vì SA ⊥ (ABCD), CD ⊂ (ABCD) nên CD ⊥ SA

Vì ABCD là hình vuông nên CD ⊥ AD

Trong mặt phẳng (SAD), hai đường thẳng SA và AD cắt nhau tại A

Do đó, CD ⊥ (SAD).

c) Sai. Do SA ⊥ (ABCD), AC ⊂ (ABCD) ⇒ SA ⊥ AC

Giả sử AC ⊥ (SBD), mà SB ⊂ (SBD) ⇒ AC ⊥ SB

Khi đó trong △SAC, AC ⊥ SA, AC ⊥ SB (với SA, SB cắt nhau tại S thuộc (SAB))

⇒ AC ⊥ (SAB) ⇒ AC ⊥ AB (vô lý)

Do đó, AC không vuông góc với (SBD).

d) Đúng. Vì SA ⊥ (ABCD), BD ⊂ (ABCD) nên BD ⊥ SA

Vì ABCD là hình vuông nên hai đường chéo vuông góc với nhau, tức là BD ⊥ AC

Trong mặt phẳng (SAC), hai đường thẳng SA và AC cắt nhau tại A

Do đó, BD ⊥ (SAC).

17. Đúng sai
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật và SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi H, K lần lượt là chân đường vuông góc kẻ từ A đến các cạnh SB và SD. Xét tính đúng, sai của các mệnh đề sau:

a

Tam giác SBC vuông.

ĐúngSai
b

Tam giác SCD vuông.

ĐúngSai
c

SC ⊥ (AHK).

ĐúngSai
d

HK ⊥ SC.

ĐúngSai
Xem đáp án

Đáp án: a) Đúng. b) Đúng. c) Đúng. d) Đúng.

Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật và SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi H, K lần lượt là chân đường vuông góc kẻ từ A đến các cạnh SB và SD. Xét tính đúng, sai của các mệnh đề sau (ảnh 1)

a) Đúng. Vì SA ⊥ (ABCD) nên SA ⊥ BC

Mặt khác, ABCD là hình chữ nhật nên BC ⊥ AB

Ta có: BC ⊥ SA và BC ⊥ AB, mà SA, AB ⊂ (SAB) cắt nhau tại A

⇒ BC ⊥ (SAB)

Vì SB ⊂ (SAB) nên BC ⊥ SB

Do đó, tam giác SBC vuông tại B.

b) Đúng. Vì SA ⊥ (ABCD) nên SA ⊥ CD

Do ABCD là hình chữ nhật nên CD ⊥ AD

Ta có: CD ⊥ SA và CD ⊥ AD, mà SA, AD ⊂ (SAD) cắt nhau tại A

⇒ CD ⊥ (SAD)

Vì SD ⊂ (SAD) nên CD ⊥ SD

Do đó, tam giác SCD vuông tại D.

c) Đúng. Theo chứng minh câu a), BC ⊥ (SAB). Vì AH ⊂ (SAB) nên BC ⊥ AH

Theo giả thiết, AH ⊥ SB tại H

Ta có: AH ⊥ BC và AH ⊥ SB, mà BC, SB ⊂ (SBC) cắt nhau tại B

⇒ AH ⊥ (SBC)

Vì SC ⊂ (SBC) nên AH ⊥ SC (1)

Tương tự, theo chứng minh câu b), CD ⊥ (SAD). Vì AK ⊂ (SAD) nên CD ⊥ AK

Theo giả thiết, AK ⊥ SD tại K

Ta có: AK ⊥ CD và AK ⊥ SD, mà CD, SD ⊂ (SCD) cắt nhau tại D

⇒ AK ⊥ (SCD)

Vì SC ⊂ (SCD) nên AK ⊥ SC (2)

Từ (1), (2) ⇒ SC vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau AH và AK cùng nằm trong mặt phẳng (AHK)

Do đó, SC ⊥ (AHK).

d) Đúng. Theo chứng minh câu c), ta có SC ⊥ (AHK)

Vì HK ⊂ (AHK) nên HK ⊥ SC.

18. Đúng sai
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABC có SA ⊥ (ABC), tam giác ABC vuông tại B. Gọi H, K lần lượt là các điểm thuộc SB, SC sao cho AH ⊥ SB và AK ⊥ SC. Xét tính đúng, sai của các mệnh đề sau:

a

Tam giác SBC cân tại B.

ĐúngSai
b

AH ⊥ (SBC).

ĐúngSai
c

(SC, HK) = 90°.

ĐúngSai
d

Giả sử HK cắt BC tại D. Khi đó (AC, AD) = 90°.

Cho hình chóp S.ABC có SA ⊥ (ABC), tam giác ABC vuông tại B. Gọi H, K lần lượt là các điểm thuộc SB, SC sao cho AH ⊥ SB và AK ⊥ SC. Xét tính đúng, sai của các mệnh đề sau: (ảnh 1)

ĐúngSai
Xem đáp án

Đáp án: a) Sai. b) Đúng. c) Đúng. d) Đúng.

a) Sai. Vì SA ⊥ (ABC) nên SA ⊥ BC

Mặt khác, tam giác ABC vuông tại B nên BC ⊥ AB

Ta có: BC ⊥ SA và BC ⊥ AB, mà SA, AB ⊂ (SAB) cắt nhau tại A

⇒ BC ⊥ (SAB)

Vì SB ⊂ (SAB) nên BC ⊥ SB, do đó tam giác SBC vuông tại B (không phải tam giác cân).

b) Đúng. Theo chứng minh câu a), ta có: BC ⊥ (SAB)

Vì AH ⊂ (SAB) nên AH ⊥ BC

Mặt khác, theo giả thiết: AH ⊥ SB

Ta có: AH ⊥ BC và AH ⊥ SB, mà BC, SB ⊂ (SBC) cắt nhau tại B

⇒ AH ⊥ (SBC).

c) Đúng. Theo chứng minh câu b), AH ⊥ (SBC)

Vì SC ⊂ (SBC) nên AH ⊥ SC (1)

Mặt khác, theo giả thiết: AK ⊥ SC (2)

Từ (1), (2) ⇒ SC vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau AH và AK cùng nằm trong mặt phẳng (AHK)

Do đó, SC ⊥ (AHK)

Vì HK ⊂ (AHK) nên SC ⊥ HK

Vậy góc giữa SC và HK bằng 90°.

d) Đúng. Do D = HK ∩ BC nên D ∈ HK ⇒ AD ⊂ (AHK)

Vì SC ⊥ (AHK) và AD ⊂ (AHK) nên SC ⊥ AD (3)

Mặt khác, SA ⊥ (ABC) nên SA ⊥ AD (4)

Từ (3), (4) ⇒ AD ⊥ SC và AD ⊥ SA, mà SC, SA ⊂ (SAC) cắt nhau tại S

Do đó, AD ⊥ (SAC)

Vì AC ⊂ (SAC) nên AD ⊥ AC

Vậy góc giữa AC và AD bằng 90°.

19. Đúng sai
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD, đáy là hình thoi tâm O và SA = SC, SB = SD. Xét tính đúng, sai của các mệnh đề sau:

a

SO ⊥ AC.

ĐúngSai
b

SO ⊥ (ABCD).

ĐúngSai
c

AC ⊥ (SBD).

ĐúngSai
d

(AC, SB) = 60°.

ĐúngSai
Xem đáp án

Đáp án: a) Đúng. b) Đúng. c) Đúng. d) Sai.

Cho hình chóp S.ABCD, đáy là hình thoi tâm O và SA = SC, SB = SD. Xét tính đúng, sai của các mệnh đề sau: (ảnh 1)

a) Đúng. Vì ABCD là hình thoi tâm O nên O là trung điểm của AC

Xét tam giác SAC có SA = SC (giả thiết) nên tam giác SAC cân tại S

Do SO là đường trung tuyến của tam giác cân SAC ⇒ SO đồng thời là đường cao

Vậy SO ⊥ AC.

b) Đúng. Xét tam giác SBD có SB = SD (giả thiết) nên tam giác SBD cân tại S

Do O là trung điểm của BD (tính chất hình thoi) nên SO là đường trung tuyến của tam giác cân SBD ⇒ SO ⊥ BD

Ta có: SO ⊥ AC (theo câu a) và SO ⊥ BD, mà AC, BD ⊂ (ABCD) cắt nhau tại O

Do đó, SO ⊥ (ABCD).

c) Đúng. Vì ABCD là hình thoi nên hai đường chéo vuông góc với nhau, tức là AC ⊥ BD

Theo chứng minh câu b), ta có: SO ⊥ (ABCD), mà AC ⊂ (ABCD) nên AC ⊥ SO

Ta có: AC ⊥ BD và AC ⊥ SO, mà BD, SO ⊂ (SBD) cắt nhau tại O

Do đó, AC ⊥ (SBD).

d) Sai. Theo chứng minh câu c), ta có: AC ⊥ (SBD)

Vì SB ⊂ (SBD) nên AC ⊥ SB

Do đó, góc giữa hai đường thẳng AC và SB bằng 90°, tức là (AC, SB) = 90° ≠ 60°.

20. Đúng sai
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABC có cạnh bên SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi H, K lần lượt là trực tâm các tam giác SBC và ABC (biết rằng các trực tâm này không trùng với các đỉnh của tam giác ABC và SBC). Xét tính đúng, sai của các mệnh đề sau:

a

BC ⊥ (SAH).

ĐúngSai
b

SB ⊥ (CHK).

ĐúngSai
c

HK ⊥ (SBC).

ĐúngSai
d

BC ⊥ (SAB).

ĐúngSai
Xem đáp án

Đáp án: a) Đúng. b) Đúng. c) Đúng. d) Sai.

Cho hình chóp S.ABC có cạnh bên SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi H, K lần lượt là trực tâm các tam giác SBC và ABC (biết rằng các trực tâm này không trùng với các đỉnh của tam giác ABC và  (ảnh 1)

a) Đúng. Gọi M là chân đường cao hạ từ S xuống BC trong △SBC ⇒ SM ⊥ BC

Vì SA ⊥ (ABC) nên SA ⊥ BC

Mặt khác, H là trực tâm của △SBC nên SH ⊥ BC

Ta có: BC ⊥ SA và BC ⊥ SH, mà SA, SH ⊂ (SAH) cắt nhau tại S

⇒ BC ⊥ (SAH).

b) Đúng. Vì K là trực tâm của tam giác ABC nên CK ⊥ AB

Do SA ⊥ (ABC) nên SA ⊥ CK

Ta có: CK ⊥ AB và CK ⊥ SA, mà AB, SA ⊂ (SAB) cắt nhau tại A

⇒ CK ⊥ (SAB)

Vì SB ⊂ (SAB) nên CK ⊥ SB (1)

Mặt khác, H là trực tâm của tam giác SBC nên CH ⊥ SB (2)

Từ (1), (2) ⇒ SB vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau CK và CH cùng nằm trong mặt phẳng (CHK)

Do đó, SB ⊥ (CHK).

c) Đúng. Theo chứng minh câu b), ta có: SB ⊥ (CHK)

Vì HK ⊂ (CHK) nên SB ⊥ HK (3)

Mặt khác, theo chứng minh câu a), ta có: BC ⊥ (SAH)

Vì H là trực tâm của △SBC nên H ∈ SM. Do đó, mặt phẳng (SAH) chính là mặt phẳng (SAM) ⇒ BC ⊥ (SAM), AM ⊂ (SAM) ⇒ BC ⊥ AM

Mặt khác, K là trực tâm △ABC nên AK ⊥ BC. Qua điểm A trong mặt phẳng (ABC) chỉ có duy nhất một đường thẳng vuông góc với BC, do đó ba điểm A, K, M thẳng hàng, hay K ∈ AM ⊂ (SAM)

Vì H ∈ SM ⊂ (SAM) và K ∈ AM ⊂ (SAM) nên đường thẳng HK ⊂ (SAM)

Do BC ⊥ (SAM) nên BC ⊥ HK (4)

Từ (3), (4) ⇒ HK vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau SB và BC cùng nằm trong mặt phẳng (SBC)

Do đó, HK ⊥ (SBC)

d) Sai. Giả sử BC ⊥ (SAB), vì AB ⊂ (SAB) nên BC ⊥ AB, tức là △ABC vuông tại B

Nếu BC ⊥ (SAB) thì BC ⊥ AB, khi đó trực tâm K của △ABC sẽ trùng với đỉnh B, trái với giả thiết "trực tâm không trùng với các đỉnh của tam giác".

Do đó, mệnh đề BC ⊥ (SAB) là sai.

21. Tự luận
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABC, đáy ABC là tam giác đều, cạnh bên SA vuông góc với đáy. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của AB và SB. Góc giữa đường thẳng MN và đường thẳng CM bằng bao nhiêu độ?

Xem đáp án

Đáp án: 90

Vì △ABC là tam giác đều và M là trung điểm của AB nên đường trung tuyến CM đồng thời là đường cao: CM ⊥ AB

Vì SA ⊥ (ABC) nên SA ⊥ CM (do CM ⊂ (ABC))

Trong mặt phẳng (SAB), hai đường thẳng AB và SA cắt nhau tại A và cùng nằm trong (SAB)

Do đó: CM ⊥ (SAB)

Mà MN ⊂ (SAB), CM ⊥ (SAB) ⇒ CM ⊥ MN

Vậy góc giữa hai đường thẳng MN và CM bằng 90°.

22. Tự luận
• 1 điểm

Cho tứ diện ABCD có AB = AC và DB = DC. Góc của hai đường thẳng BC, AD bằng bao nhiêu độ?

Xem đáp án

Đáp án: 90

Gọi I là trung điểm của đoạn thẳng BC

Xét △ABC có AB = AC (giả thiết) nên △ABC cân tại A

Do AI là đường trung tuyến của tam giác cân ABC nên AI đồng thời là đường cao

⇒ AI ⊥ BC

Xét △DBC có DB = DC (giả thiết) nên △DBC cân tại D

Do DI là đường trung tuyến của tam giác cân DBC nên DI đồng thời là đường cao

⇒ DI ⊥ BC

Ta có: BC ⊥ AI và BC ⊥ DI, mà AI, DI ⊂ (ADI) cắt nhau tại I

⇒ BC ⊥ (ADI)

Vì AD ⊂ (ADI) nên BC ⊥ AD

Vậy góc giữa hai đường thẳng BC và AD bằng 90°.

23. Tự luận
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông và SA ⊥ (ABCD). Gọi J, K lần lượt là trung điểm của BC và SB. Xác định góc của hai đường thẳng KJ, BD.

Xem đáp án

Đáp án: 90

Xét △SBC, ta có: K là trung điểm của SB và J là trung điểm của BC (giả thiết)

⇒ KJ là đường trung bình của △SBC ⇒ KJ ∥ SC

Vì KJ ∥ SC nên góc giữa hai đường thẳng KJ và BD bằng góc giữa hai đường thẳng SC và BD

Mặt khác, do ABCD là hình vuông nên hai đường chéo vuông góc với nhau ⇒ BD ⊥ AC

Vì SA ⊥ (ABCD) nên BD ⊥ SA

Ta có: BD ⊥ AC và BD ⊥ SA, mà AC, SA ⊂ (SAC) cắt nhau tại A

⇒ BD ⊥ (SAC)

Vì SC ⊂ (SAC) nên BD ⊥ SC

Do KJ ∥ SC và BD ⊥ SC nên BD ⊥ KJ

Vậy góc giữa hai đường thẳng KJ và BD bằng 90°.

24. Tự luận
• 1 điểm

Cho tứ diện đều ABCD cạnh a = 12, gọi (P) là mặt phẳng qua B và vuông góc với AD. Thiết diện của (P) và hình chóp có diện tích bằng bao nhiêu? (Làm tròn kết quả đến chữ số thập phân thứ nhất.)

Xem đáp án

Đáp án: 50,9

Gọi E là trung điểm của cạnh AD

Vì ABCD là tứ diện đều có cạnh a = 12 nên các mặt là các tam giác đều bằng nhau

Xét △ABD đều, BE là đường trung tuyến nên BE đồng thời là đường cao

⇒ BE ⊥ AD (1)

Xét △ACD đều, CE là đường trung tuyến nên CE đồng thời là đường cao

⇒ CE ⊥ AD (2)

Ta có: BE ⊥ AD và CE ⊥ AD, mà BE, CE ⊂ (BEC) cắt nhau tại E ⇒ AD ⊥ (BEC)

Mặt phẳng (P) đi qua B và vuông góc với AD, mà mặt phẳng (BEC) cũng đi qua B và vuông góc với AD

⇒ Thiết diện của mặt phẳng (P) với tứ diện ABCD là △BEC

△ABD và △ACD là các tam giác đều cạnh a = 12

⇒ Đường cao của tam giác đều là: BE = CE = \(\frac{{12\sqrt 3 }}{2} = 6\sqrt 3 \)

Gọi F là trung điểm của BC. Vì BC = 12 ⇒ BF = \(\frac{{BC}}{2}\) = 6

Do △BEC cân tại E (vì BE = CE = \(6\sqrt 3 \)) có EF là đường trung tuyến

⇒ EF đồng thời là đường cao (EF ⊥ BC)

Xét △EFB vuông tại F, ta có:

EF = \(\sqrt {B{E^2} - B{F^2}} \) = \(\sqrt {{{\left( {6\sqrt 3 } \right)}^2} - {6^2}} \) = \(\sqrt {72} = 6\sqrt 2 \) (định lý Pytago)

Diện tích thiết diện (△BEC) là:

S△BEC = \(\frac{1}{2}\) ⋅ EF ⋅ BC = \(\frac{1}{2} \cdot 6\sqrt 2 \cdot 12\) = \(36\sqrt 2 \) ≈ 50,9.

25. Tự luận
• 1 điểm

Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh 2, SA ⊥ (ABC), SA = \(\frac{{\sqrt 3 }}{2}\). Gọi (P) là mặt phẳng đi qua A và vuông góc với BC. Thiết diện của hình chóp S.ABC được cắt bởi (P) có diện tích bằng bao nhiêu?

Xem đáp án

Đáp án: 0,75

Gọi M là trung điểm của BC

Vì △ABC đều nên AM là đường trung tuyến đồng thời là đường cao ⇒ AM ⊥ BC (1)

Do SA ⊥ (ABC) và BC ⊂ (ABC) nên SA ⊥ BC (2)

Từ (1), (2), vì AM và SA cắt nhau tại A trong mặt phẳng (SAM) ⇒ BC ⊥ (SAM)

Mặt phẳng (P) đi qua A và vuông góc với BC, mà mặt phẳng (SAM) cũng đi qua A và vuông góc với BC ⇒ (P) ≡ (SAM)

⇒ Thiết diện của hình chóp S.ABC cắt bởi mặt phẳng (P) là △SAM

△ABC là tam giác đều cạnh 2, đường cao AM có độ dài: AM = \(\frac{{2\sqrt 3 }}{2}\) = \(\sqrt 3 \)

Do SA ⊥ (ABC) và AM ⊂ (ABC) nên SA ⊥ AM ⇒ △SAM vuông tại A

Diện tích thiết diện (△SAM) là: S△SAM = \(\frac{1}{2}\) ⋅ SA ⋅ AM = \(\frac{1}{2} \cdot \frac{{\sqrt 3 }}{2} \cdot \sqrt 3 \) = \(\frac{3}{4}\) = 0,75

Vậy thiết diện của hình chóp S.ABC được cắt bởi (P) có diện tích bằng 0,75.