Các bài toán về Góc trong không gian và cách giải (hay, chi tiết)

Với loạt Các bài toán về Góc trong không gian và cách giải sẽ giúp học sinh nắm vững lý thuyết, biết cách làm bài tập từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Toán 12.

Các bài toán về Góc trong không gian và cách giải

(199k) Xem Khóa học Toán 12 KNTTXem Khóa học Toán 12 CDXem Khóa học Toán 12 CTST

I. LÝ THUYẾT

1. Góc giữa hai mặt phẳng.

Góc giữa hai mặt phẳng là góc giữa hai đường thẳng lần lượt vuông góc với hai mặt phẳng. Cụ thể:

Cho hai mặt phẳng (α) và (β) . Giao tuyến của hai mặt phẳng là đường thẳng c. Ta có:

Chú ý: Góc giữa hai mặt phẳng là góc không tù. (0°≤ φ ≤90° với φ là góc giữa hai mặt phẳng).

2. Góc giữa hai đường thẳng

Góc giữa hai đường thẳng a và b trong không gian là góc giữa hai đường thẳng a’ và b’ cùng đi qua một điểm và lần lượt song song với a và b. Góc giữa 2 đường thẳng là góc có số đo từ 0° đến 90°.

3. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng.

Góc giữa đường thẳng a và hình chiếu a’ của nó trên (P) gọi là góc giữa đường thẳng a và mặt phẳng (P).

Chú ý: Nếu φ là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (α) thì ta luôn có 0°≤ φ ≤90°.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ VÍ DỤ MINH HỌA

1. Góc giữa hai mặt phẳng.

Phương pháp giải:

Góc giữa hai mặt phẳng (P): Ax + By + Cz + D = 0, (Q): A’ x + B’y + C’z + D’ = 0 được ký hiệu là

Ta xác định góc này bằng cách tính côsin góc giữa hai mặt phẳng bởi hệ thức

Đặc biệt: (P) ⊥ (Q) <=> AA’ + BB’ + CC’ = 0.

Ví dụ 1: Tính côsin của góc giữa hai mặt phẳng (P): x - 2y + 3z - 8 = 0 và (Q): 3x + y - 2z + 2017 = 0.

Hướng dẫn giải:

Từ giả thiết ta cólà véc tơ pháp tuyến của (P),là véc tơ pháp tuyến của (Q). Khi đó:

Chọn C.

2. Góc giữa hai đường thẳng

Phương pháp giải:

Góc giữa hai đường thẳng (d) và (d’) có vectơ chỉ phương lần lượt là và được xác định bằng cách tính côsin góc giữa hai đường thẳng đó theo công thức:

Đặc biệt: (d) ⊥ (d') <=> aa’ + bb’ + cc’ = 0

Ví dụ 2: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng. Góc giữa đường thẳng Δ và đường thẳng d là

A. 45o

B. 60o

C. 30o

D. 90o

Hướng dẫn giải:

Ta có vectơ chỉ phương của Δ là , vectơ chỉ phương của d là

Ta thấyGóc giữa Δ và d là 90o .

Chọn D.

3. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng.

Phương pháp giải:

Góc giữa đường thẳng d có vectơ chỉ phươngvà mặt phẳng (α) có vectơ pháp tuyếnđược xác định bằng cách tính sin góc giữa đường thẳng và mặt phẳng trên theo công thức:

Đặc biệt: (d) // (α) hoặc (d) ⊂ (α) <=> Aa + Bb + Cc = 0.

Ví dụ 3: Cho M (-3; -1; 3) và N (-1; 0; 4) và mặt phẳng (P): x + 2y - z + 5 = 0. Tính góc giữa đường thẳng MN và mặt phẳng (P).

A. 30o

B. 45o

C. 60o

D. 90o

Hướng dẫn giải:

Ta có. Mặt phẳng (P) có véctơ pháp tuyến là.

Chọn A.

III. BÀI TẬP ÁP DỤNG

Câu 1: Gọi α là góc giữa hai đường thẳng AB, CD. Khẳng định nào sau đây là khẳng định đúng:

Câu 2: Cho hai đường thẳng Góc giữa hai đường thẳng d1 và d2 là:

A. 30o

B. 120o

C. 150o

D. 60o

Câu 3: Cho đường thẳngvà mặt phẳng (P): 5x + 11y + 2z - 4 = 0. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng (P) là:

A. 60o

B. -30o

C. 30o

D. -60o

Câu 4: Cho mặt phẳng (P): 2x - y + 2z - 1 = 0, (Q): x + 2y - 2z - 3 = 0. Côsin góc giữa mặt phẳng (P) và mặt phẳng (Q) bằng:

Câu 5: Cho mặt phẳng (P): 3x + 4y + 5z + 2 = 0 và đường thẳng d là giao tuyến của hai mặt phẳng (α): x - 2y + 1 = 0 và (β): x - 2z - 3 = 0. Gọi φ là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P). Khi đó:

A. 60o

B. 45o

C. 30o

D. 90o

Câu 6: Cho mặt phẳng (P): 3x - 2y + 2z - 5 = 0. Điểm A (1; - 2; 2). Có bao nhiêu mặt phẳng đi qua A và tạo với mặt phẳng (P) một góc 45o

A. Vô số.

B. 1.

C. 2.

D. 4.

Câu 7: Hai mặt phẳng nào dưới đây tạo với nhau một góc ?

A. (P) : 2x + 11y - 5z + 3 = 0 và (Q) : x + 2y - z - 2 = 0.

B. (P) : 2x + 11y - 5z + 3 = 0 và (Q) : -x + 2y + z - 5 = 0.

C. (P) : 2x - 11y + 5z - 21 = 0 và (Q) : 2x + y + z - 2 = 0.

D. (P) : 2x - 5y + 11z - 6 = 0 và (Q) : -x + 2y + z - 5 = 0.

Câu 8: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho bốn điểm điểm A (-3; -4; 5), B (2; 7; 7), C (3; 5; 8), D (-2; 6; 1). Cặp đường thẳng nào tạo với nhau một góc ?

A. DB và AC.

B. AC và CD.

C. AB và CB.

D. CB và CA.

Câu 9 : Tính cosin của góc giữa hai mặt phẳng (P) : 5x - y + 2z - 9 = 0 và (Q) : -2x + 5y + z - 2017 = 0.

Câu 10: Cho hai điểm A (1; -1; 1) và B (2; -2; 4). Có bao nhiêu mặt phẳng chứa A, B và tạo với mặt phẳng (α): x - 2y + z - 7 = 0 một góc .

A. 1.

B. 4.

C. 2.

D. Vô số.

ĐÁP ÁN

Câu

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Đáp án

A

D

C

A

A

A

B

C

B

C

(199k) Xem Khóa học Toán 12 KNTTXem Khóa học Toán 12 CDXem Khóa học Toán 12 CTST

Xem thêm phương pháp giải các dạng bài tập Toán lớp 12 hay, chi tiết khác:

• Các bài toán về Khoảng cách trong không gian và cách giải
• Bài toán Cực trị trong hình học không gian và cách giải
• Tọa độ điểm, tọa độ vectơ và cách giải
• Tích vô hướng và tích có hướng của hai vectơ và cách giải
• Các bài toán về phương trình mặt phẳng và cách giải