PH N I - M
U
1.1. Lí do ch n đ tƠi
Ho t đ ng gi i toán lƠ ho t đ ng mƠ thông qua gi i bƠi t p, h c sinh ph i th c
hi n nh ng ho t đ ng nh t đ nh bao g m c nh n d ng vƠ th hi n đ nh ngh a, đ nh
lí, quy t c hay ph
ng pháp, nh ng ho t đ ng toán h c ph c h p, nh ng ho t đ ng
trí tu ph bi n trong Toán h c. Do v y đòi h i ng
ch đ o trong ho t đ ng d y h c ph i có ph
i th y giáo - ng
i gi vai trò
ng pháp d y h c thích h p nh m
nơng cao hi u qu quá trình nh n th c c a h c sinh, đáp ng yêu c u vƠ m c tiêu
d y h c.
góp ph n lƠm đ
c đi u đó, giáo viên c n l a ch n nh ng ki n th c c
b n, tr ng tơm trong t ng bƠi h c, xơy d ng h th ng cơu h i, bƠi t p c ng c ki n
th c, đ a h c sinh vƠo tình hu ng có v n đ .
Hình h c lƠ phơn môn có tính h th ng r t ch t ch , có tính lôgic vƠ tính tr u
t
ng hóa cao h n so v i các phơn môn khác c a Toán h c, có th nói hình h c lƠ
phơn môn khó trong môn Toán đ i v i nhi u h c sinh, đ c bi t lƠ ph n hình h c
không gian l p 11, trong đó có ch
ng “Quan h vuông góc”.
V m t lí thuy t, đ nh ngh a vƠ tính ch t c a phơn môn hình h c rõ rƠng, ng n
g n, chính xác. Tuy nhiên đ lƠm bƠi t p h c sinh còn lúng túng, ng nh n. Vì v y
c n đ a ra cho h c sinh nh ng bƠi t p v n d ng đ giúp h c sinh c ng c lí thuy t,
rèn luy n k n ng, sáng t o cái m i trên c s nh ng đi u đƣ bi t.
Vì nh ng lí do trên mƠ em ch n đ tƠi lƠ :
“Khai thác bƠi t p ch đ “Quan h vuông góc” (Hình h c 11)”.
1.2.
M c tiêu - nhi m v nghiên c u
1.2.1. M c tiêu nghiên c u
- Nghiên c u lí lu n chung v bƠi t p toán h c.
- Nghiên c u ch đ quan h vuông góc c a hình h c không gian l p 11 THPT.
- Khai thác bƠi t p trong ch đ “Quan h vuông góc”.
1.2.2. Nhi m v nghiên c u
- Nghiên c u c s lí lu n nh m xơy d ng h th ng các bƠi t p ph c v gi ng d y
ch
ng " Quan h vuông góc" trong hình h c không gian l p 11 THPT .
1
PH N II – N I DUNG
CH
NG 1: C S Lí LU N
2.1.1. BƠi t p toán h c
Bài t p toán h c có vai trò quan tr ng trong môn Toán.
i u c n b n lƠ bƠi t p
có vai trò giá mang ho t đ ng c a h c sinh. Thông qua gi i bƠi t p, h c sinh ph i
th c hi n nh ng ho t đ ng nh t đ nh bao g m c nh n d ng vƠ th hi n đ nh ngh a,
đ nh lí, quy t c hay ph
ng pháp, nh ng ho t đ ng Toán h c ph c h p, nh ng ho t
đ ng trí tu ph bi n trong Toán h c. Ho t đ ng c a h c sinh liên h m t thi t v i
m c tiêu, n i dung vƠ ph
đ
ng pháp d y h c, vì v y vai trò c a bƠi t p toán h c
c th hi n trên c ba bình di n nƠy:
Th nh t, trên bình di n m c tiêu d y h c, bƠi t p toán h c
tr
ng ph thông
lƠ giá mang nh ng ho t đ ng mƠ vi c th c hi n các ho t đ ng đó th hi n m c đ
đ t m c tiêu. M t khác, nh ng bƠi t p c ng th hi n nh ng ch c n ng khác nhau
h
ng đ n vi c th c hi n các m c tiêu d y h c môn Toán, c th lƠ:
+ Hình thƠnh c ng c tri th c, k n ng, k x o
nh ng khơu khác nhau c a quá
trình d y h c, k c k n ng ng d ng Toán h c vƠo th c ti n.
+ Phát tri n n ng l c trí tu : Rèn luy n nh ng ho t đ ng t duy, hình thƠnh
nh ng ph m ch t trí tu .
+B id
đ c c a ng
ng th gi i quan duy v t bi n ch ng, hình thƠnh nh ng ph m ch t đ o
i lao đ ng m i.
Th hai, trên bình di n n i dung d y h c, nh ng bƠi t p Toán h c lƠ giá mang
ho t đ ng liên h v i nh ng n i dung nh t đ nh, m t ph
đ hoƠn ch nh hay b sung cho nh ng tri th c nƠo đó đƣ đ
ng ti n cƠi đ t n i dung
c trình bƠy trong ph n
lí thuy t.
Th ba, trên bình di n ph
đ ng đ ng
ng pháp d y h c, bƠi t p toán h c lƠ giá mang ho t
i h c ki n t o nh ng tri th c nh t đ nh vƠ trên c s đó th c hi n các
m c tiêu d y h c khác. Khai thác t t nh ng bƠi t p nh v y s góp ph n t ch c
cho h c sinh h c t p trong ho t đ ng vƠ b ng ho t đ ng t giác, tích c c, ch đ ng
vƠ sáng t o đ
c th c hi n đ c l p ho c trong giao l u.
2
Trong th c ti n d y h c, bƠi t p s d ng v i nh ng d ng ý khác nhau v
ph
ng pháp d y h c:
m b o trình đ xu t phát, g i đ ng c , lƠm vi c v i n i
dung m i, c ng c ho c ki m tra,…
c bi t lƠ v m t ki m tra, bƠi t p lƠ ph
ng
ti n đ đánh giá m c đ , k t qu d y vƠ h c, kh n ng lƠm vi c đ c l p vƠ trình đ
phát tri n c a h c sinh,…
2.1.2. Vai trò, ý ngh a c a bƠi t p toán
2.1.2.1.
C ng c các ki n th c c b n cho h c sinh
Trong th c t , môt bƠi t p toán h c ch a đ ng nhi u ki n th c v khái ni m
toán h c vƠ các k t lu n toán h c. Khi gi i m t bƠi t p đòi h i ta ph i phơn tích các
d ki n c a bƠi t p, huy đ ng các ki n th c đƣ cho trong đ bƠi vƠ ki n th c đƣ bi t
có liên quan đ n bƠi t p, t ng h p l i đ đ ra các ki n th c m i. VƠ c nh v y
các ki n th c m i đ
c tìm ra l i cùng các ki n th c đƣ bi t tr
cđ
c phơn tích,
t ng h p l i đ đ ra các ki n th c m i n a. Cu i cùng chúng ta đi đ n đ
cl i
gi i bƠi t p.
Nh v y, khi gi i m t bƠi t p toán h c không nh ng ch các ki n th c đƣ có
trong bƠi t p, mƠ c m t h th ng ki n th c liên quan t i bƠi t p c ng đ
c c ng c
qua l i nhi u l n.
2.1.2.2.
Rèn luy n và phát tri n t duy cho h c sinh
c đi m n i b t c a môn toán lƠ m t môn khoa h c suy di n, đ
b ng ph
c xơy d ng
ng pháp tiên đ . Do v y, l i gi i c a bƠi t p toán h c lƠ m t h th ng
h u h n các thao tác có th t ch t ch đ đi đ n m t m c đích rõ r t. Vì v y gi i
m t bƠi t p có tác d ng tr c ti p rèn luy n cho ta n ng l c s d ng các suy lu n
lôgic : Suy lu n có c n c đúng, suy lu n theo quy t c suy di n.
Chúng ta bi t r ng không có m t ph
ng pháp chung nƠo đ gi i đ
c m i bƠi
t p toán h c. M i bƠi t p có m t hình, m t v khác nhau, mu n tìm đ
c l i gi i
bƠi t p chúng ta ph i bi t phơn tích, ph i bi t cách d đoán k t qu , bi t cách ki m
tra d đoán, bi t cách liên h v i các v n đ t
ng t g n gi ng nhau, bi t cách suy
lu n t ng h p, khái quát hoá. Nh v y, qua vi c gi i bƠi t p toán h c, n ng l c t
duy sáng t o đ
c rèn luy n vƠ phát tri n.
3
2.1.2.3.
Rèn luy n k n ng v n d ng các ki n th c toán h c cho h c sinh
M t trong nh ng yêu c u c a vi c n m v ng các ki n th c c a b t c b môn
khoa h c nƠo lƠ hi u, nh vƠ v n d ng các ki n th c c a b môn khoa h c đó vƠo
vi c gi i quy t các nhi m v đ t ra, t c lƠ gi i quy t đ
c các bƠi t p đ t ra trong
l nh v c khoa h c đó.
Trong d y h c khái ni m toán h c: BƠi t p toán h c đ
c s d ng đ t ch c
gơy tình hu ng nh m d n d t h c sinh có th đi đ n đ nh ngh a khái ni m, bƠi t p
đ
c s d ng đ lƠm các ví d ho c ph n ví d minh h a cho khái ni m; BƠi t p
toán h c đ
c s d ng đ luy n t p, c ng c , v n d ng khái ni m.
Trong d y h c đ nh lý toán h c: BƠi t p toán h c có th s d ng đ t ch c gơy
tình hu ng d n d t h c sinh phát tri n ra n i dung đ nh lí toán h c; BƠi t p có th
s d ng đ h c sinh t p v n d ng đ nh lý, đ c bi t lƠ vi c t ch c h
ng d n hoc
sinh t p tìm ra l i gi i cho m t bƠi t p c b n, có nhi u ng d ng trong m t ph n
hay m t ch
ng nƠo đó c a môn h c.
Trong luy n t p toán h c: BƠi t p toán h c lƠ ph
ng ti n ch y u trong các ti t
luy n t p, ôn t p. Trong đó, giáo viên ph i xơy d ng đ
c h th ng bƠi t p có liên
quan ch t ch v i nhau, nh m giúp h c sinh c ng c ki n th c vƠ hình thƠnh m t
s k n ng c b n nƠo đó.
2.1.2.4.
B id
ng và phát tri n nhân cách cho h c
i m c b n trong tính cách con ng
rƠng. khi gi i bƠi t p ta luôn có đ nh h
i lƠ : M i ho t đ ng đ u có m c đích rõ
ng m c đích rõ r t, vì v y vi c gi i bƠi t p
s góp ph n tích c c vƠo vi c rèn luy n n ng l c ho t đ ng c a con ng
m t bƠi t p nh t lƠ đ i v i bƠi t p khó, ng
i gi i ph i v
i.
gi i
t qua nhi u khó kh n,
ph i kiên trì, nh n n i vƠ nhi u khi ph i quy t tơm r t l n m i gi i đ
c m t bƠi
t p.
Ho t đ ng gi i bƠi t p chính lƠ nhơn t ch y u c a quá trình hình thành và phát
tri n nhơn cách con ng
2.1.3. Ph
i.
ng pháp tìm l i gi i bƠi t p toán h c
4
2.1.3.1.
Ph
ng pháp đi xuôi
Xu t phát t các gi thi t c a bƠi t p toán h c đ
c l y lƠm ti n đ . B ng suy
lu n h p lôgic chúng ta tìm ra các h qu lôgic c a các ti n đ đó. Ti p t c ch n
l c trong đó đ l y ra các h qu g n g i v i k t lu n c a bƠi t p lƠm ti n đ m i.
L i b ng suy lu n h p lôgic chúng ta tìm ra các h qu h p lôgic m i g n g i v i
k t lu n. C ti p t c quá trình đó chúng ta tìm đ
c a bƠi t p toán h c. Khi y ta tìm đ
Ph
ng pháp nƠy đ
c h qu lôgic trùng v i k t lu n
c l i gi i cho bƠi t p.
c mô t theo s đ sau:
A C
X
B D
(trong đó A,C lƠ gi thi t, X lƠ k t lu n)
2.1.3.2.
Ph
ng pháp đi ng
c
ó lƠ quá trình xu t phát t k t lu n c a bƠi t p. B ng suy lu n h p lôgic
chúng ta đi ng
c lên đ tìm các ti n đ logic c a k t lu n.
Ti p t c, chúng ta ch n l c trong đó đ l y ra ti n đ g n g i v i gi thi t m i
c a k t lu n m i nƠy. Quá trình y đ
trùng v i gi thi t c a bƠi t p, ta đ
Ph
ng pháp nƠy đ
c ti p di n ta tìm đ
c các ti n đ lôgic
c l i gi i c a bƠi t p.
c mô t theo s đ sau:
C A
X
D B
A
(trong đó A,C lƠ gi thi t, X lƠ k t lu n)
2.1.3.3.
Ví d
Ta c n ch ng minh m nh đ sau đơy :
“ N u trong t di n ABCD ta có AB
và AC
BD thì ta có AD
H
C
CD
D
BC”.
Gi i:
+ Dùng ph
ng pháp đi ng
X
B
c
Hình 1
5
Mu n ch ng minh AD BC, ta ch c n tìm đ
c m t đi m X sao cho AX BC va
DX BC. N u g i H là tr c tâm c a tam giác ABC thì ta có
AH BC. Ta hãy th xem DH có vuông góc v i BC hay không?
Chú ý r ng CH AB và theo gi thi t CD AB v y DH AB; BH AC và
theo g a thi t BD AC, v y DH AC. T đó suy ra DH BC, t đó ta có m nh
đ đ
c ch ng minh.
+ Dùng ph
ng pháp đi xuôi
G i H là tr c tâm c a tam giác ABC, ta có DH AC, ngoài ra theo gi thi t
BD AC, v y DH AC. Ta l i có CD AB và theo gi thi t CD AB, v y
DH AB vì DH AC và DH AB nên DH BC. Ta l i còn AH BC, do đó
AD BC.
+ K t h p c hai ph
Thông th
xuôi vƠ đi ng
2.1.4. Ph
ng pháp
ng đ gi i đ oc bƠi t p, ta ph i k t h p c hai ph
nng pháp đi
c.
ng pháp chung đ gi i m t bƠi t p toán h c
D a trên nh ng t t
ng t ng quát cùng v i nh ng g i ý chi ti t c a Pôlya
(1975) v cách th c gi i bƠi t p toán h c đƣ đ
c ki m nghi m trong th c ti n, ta
có ph
ng pháp chung đ gi i bƠi t p toán h c nh sau:
- B
c 1: Tìm hi u n i dung đ bƠi
+ Phát bi u đ bƠi d
i nh ng d ng th c khác nhau đ hi u rõ n i dung bƠi t p.
+ Phơn bi t cái đƣ cho vƠ cái ph i tìm, ph i ch ng minh.
+ Có th dùng công th c, kí hi u, hình v đ h tr cho vi c di n t đ bƠi.
- B
c 2: Cách tìm l i gi i
+ Tìm tòi, phát hi n cách gi i nh nh ng suy ngh có tính ch t tìm đoán: bi n đ i
cái đƣ cho, bi n đ i cái ph i tìm hay ph i ch ng minh, liên h cái đƣ cho ho c cái
ph i tìm v i nh ng tri th c đƣ bi t, liên h bƠi t p c n gi i v i m t bƠi t p c t
t , m t tr
ng
ng h p riêng, m t bƠi t p t ng quát h n hay m t bƠi t p nƠo đó có liên
6
quan, s d ng nh ng ph
ng pháp đ c thù v i t ng d ng toán nh ch ng minh
ph n ch ng, quy n p toán h c, toán d ng hình, toán qu tích v.v,...
+ Ki m tra l i gi i b ng cách xem l i k t ng b
qu tìm đ
c th c hi n ho c đ c bi t hóa k t
c ho c đ i chi u k t qu v i m t s tri th c có liên quan, ...
+ Tìm tòi nh ng cách gi i khác, so sánh chúng đ ch n đ
- B
c 3: Trình bƠy l i gi i
T cách gi i đƣ đ
g m các b
- B
c cách gi i h p lí nh t.
c phát hi n, s p x p các vi c ph i lƠm thƠnh m t ch
c theo m t trình t thích h p vƠ th c hi n các b
ng trình
c đó.
c 4: Nghiên c u sơu l i gi i
+ Nghiên c u kh n ng ng d ng k t qu c a l i gi i.
+ Nghiên c u gi i bƠi t p t
ng t , m r ng hay l t ng
cv nđ .
Ví d :
Cho hình chóp S.ABCD, SA (ABCD), ABCD là hình vuông, AE SB, AF
SD. Ch ng minh: SC (AEF).
Gi i:
+B
c 1: Tìm hi u n i dung đ bƠi:
Gi thi t: Cho hình chóp S.ABCD, SA mp(ABCD), ABCD là hình vuông,
S
AE SB, AF SD.
K t lu n: SC mp (AEF).
+B
c 2: S đ phơn tích tìm l i gi i :
F
D
SC mp(AEF)
SC AE
và
AE mp(SBC)
(Gi thi t)
C
E
SC AF
A
B
Hình 2
AF mp(SBC)
BC mp(SAB)
7
BC AB
BC SA
và
(Gi thi t)
+B
SA mp(ABCD)
c 3: Trình bƠy l i gi i:
( B ng ph
ng pháp ch ng minh phân tích đi lên).
Ta có :
AE
Mà
Hoàn toàn t
SC
(1)
ng t ta có SC AF
(2)
T (1) và (2) ta có SC (AEF).
+B
c 4: Nghiên c u sơu l i gi i
2.1.5. Các cách khai thác bƠi t p toán
2.1.5.1.
C u t o c a m t bài t p toán : g m có ba b ph n:
- Nh ng cái đƣ cho.
- Cái ph i tìm.
- Các m i quan h .
S đ m it
ng quan gi a ba b ph n c a bƠi t p toán vƠ ba b ph n c a phép
Cái đã cho
Thành ph n
Cái ph i tìm
K t qu
Quan h
2.1.5.2.
Các ph
Phép tính gi i
BƠi t p
tính gi i
ng pháp gi i
Khai thác bài t p m i trên c s bài t p đã có
2.1.5.2.1. Các bƠi t p m i t
ng t v i bƠi t p đƣ gi i
- Sau khi h c sinh gi i xong m i bƠi t p, giáo viên có th d a vƠo bƠi t p đó mƠ
ngh ra các bƠi t p t
ng t v i bƠi t p v a gi i. Giáo viên l p đ toán theo ki u
8
nƠy lƠ m t bi n pháp r t t t đ h c sinh n m v ng các cách gi i các bƠi toán cùng
lo i, giúp h c sinh n m rõ h n m i quan h gi a các đ i l
ng vƠ nh ng quan h
b n ch t trong m i lo i toán. Nh th mƠ h c sinh hi u bƠi t p nƠy sơu s c h n r t
nhi u.
- BƠi t p có th đ
c l p m i t bƠi t p đƣ cho thông qua các cách sau:
+ Thay đ i các s li u đƣ cho.
+ Thay đ i các đ i t
ng trong đ toán.
+Thay đ i các quan h trong đ toán.
+ T ng ho c gi m đ i t
ng trong đ toán.
+Thay m t trong nh ng ch đƣ cho b ng m t đi u ki n gián ti p.
+ Thay đ i cơu h i c a bƠi t p b ng m t cơu h i khó h n.
- Ví d :
A
Bài t p 31/sgk nâng cao hình h c 11/trang 117:
Cho hình l p ph
B
ng ABCD.A’B’C’D’ có c nh b ng a.
Tính kho ng cách gi a hai đ
ng th ng BC’ vƠ CD’.
D
Gi i:
C
G’
A’
Ta có CD’ (ACD’) vƠ BC’ (A’BC’),
mƠ (ACD’) // (A’BC’) vƠ CD’, BC’
G
B’
D’
chéo nhau nên kho ng cách gi a hai (ACD’)
C’
Hình 3
vƠ (A’BC’) b ng kho ng cách gi a BC’ vƠ CD’.
M t khác, B’D c t hai (ACD’) vƠ (A’BC’) l n l
DG = GG’ = G’B’.
ng th ng B’D có hình chi u trên (ABCD) lƠ DB mƠ
AC DB nên theo đ nh lí ba đ
ng vuông góc thì DB’ AC; c ng t
trên ta có BD’ AD’. Suy ra DB’ (ACD’).
Nh v y d(BC’, CD’) =
- Các bài t p m i t
t t i G vƠ G’ vƠ
DB ' a 3
.
3
3
ng t :
+ Thay đ i s li u đã cho:
9
ng t nh
Cho hình l p ph
hai đ
ng ABCD.A’B’C’D’ có c nh b ng 2a. Tính kho ng cách gi a
ng th ng BC’ vƠ CD’.
( Gi i t
ng t vƠ ta có k t qu d(BC’, CD’) =
+ Thay đ i các đ i t
Cho hình l p ph
đ
DB ' 2a 3
.)
3
3
ng trong đ toán:
ng EFGH.E’F’G’H’ có c nh b ng a. Tính kho ng cách gi a hai
ng th ng FG’ vƠ GH’.
( Gi i t
ng t vƠ ta thay BC’ b ng FG’ vƠ CD’ b ng GH’ có k t qu
d(FG’, GH’) =
HF ' a 3
.)
3
3
+ T ng (ho c gi m) đ i t
Cho hình l p ph
ng trong đ toán:
ng ABCD.A’B’C’D’ có c nh b ng a, đi m O lƠ giao c a AC vƠ
BD,O’ lƠ giao c a A’C’ vƠ B’D’. Tính kho ng cách gi a hai đ
ng th ng BC’ vƠ
CD’.
( Gi i gi ng nh bƠi t p ban đ u vƠ ch thêm đi m O vƠ O’ vƠo hình v ta c ng có
k t qu lƠ d(BC’, CD’) =
DB ' a 3
.)
3
3
+ Thay m t trong nh ng ch đã cho b ng m t đi u ki n gián ti p:
Cho hình l p ph
ng ABCD.A’B’C’D’ có c nh b ng a. Tìm đ
ng vuông góc
chung c a các đ
ng th ng AC’ vƠ CD’. Tính kho ng cách gi a hai đ
ng th ng
y.
Gi i:
Vì các c nh đ u b ng a nên CD’ C’D.M t khác AD (CDD’C’) nên
CD’ AC’ vƠ CD’ (AC’D).
A
D
K IJ vuông góc v i AC’ t i J thì IJ là
đ
ng vuông góc chung c a AC’ vƠ CD’.
B
C
Ta tính kho ng cách gi a AC’ vƠ CD’.
D th y
I
C'D
IJ
IC '
Suy ra IJ AD.
2 AC '
AD AC '
10
A’
B’
J
D’
C’
M t khác C ' D a 2 . V y IJ a 2.
a 2 a
.
2.2a 2
+ Thay đ i câu h i c a bài t p b ng m t câu h i khó h n.
Hình 4
Cho hình h p ABCD.A’B’C’D’ có c nh b ng 2a, có đáy ABCD lƠ hình thoi và
' DAA
' 600 . Tính kho ng cách gi a hai đ
BAD
BAA
ng th ng (ABCD) vƠ
(A’B’C’D’).
Gi i:
T gi thi t ta suy ra các tam giác A’AD, BAD, A’AB lƠ các tam giác cơn cùng có
góc
đ nh b ng 60 0 nên chúng lƠ các tam giác đ u. Nh v y:
T di n A’ABD có các c nh cùng b ng a hay A’ABD lƠ t di n đ u. Khi đó hình
B’
chi u c a A’ trên mp(ABCD) chính lƠ tr ng
tâm H c a tam giác đ u ABD.
C’
A’
Kho ng cách gi a hai m t ph ng đáy (ABCD)
D’
vƠ (A’B’C’D’) chính lƠ đ dƠi A’H . Ta có :
B
2
a 3
a 2 2a 2
2
A' H AA' AH a
a
3
3
3
2
V y A' H
2
2
C
H
2
D
A
a 6
.
3
Hình 5
2.1.5.2.2. BƠi t p m i ng
c v i bƠi t p đƣ gi i
- Trong m t bƠi t p n u ta thay m t trong nh ng đi u đƣ cho b ng đáp s c a bƠi
t p vƠ đ t cơu h i vƠo đi u đƣ cho y thì ta đ
c m t bƠi toán ng
c.
- ơy c ng lƠ m t cách hay dùng đ d a vƠo các bƠi t p c mƠ đ t ra đ bƠi t p m i
b ng cách đ o ng
c bƠi t p đƣ bi t.
- Ví d :
Bài t p 5a/sgk nâng cao hình h c 11/trang 91:
Trong không gian cho tam giác ABC.
a. Ch ng minh r ng n u đi m M thu c mp(ABC) thì có ba s x, y, z mà
x + y + z = 1 sao cho OM xOA yOB zOC v i m i đi m O.
Gi i :
O
11
C
A
M
Vì AB và AC lƠ hai vect không cùng ph
ng nên
đi m M thu c (ABC) khi vƠ ch khi có: AM l AB mAC
hay OM OA l OC OA m OC OA
V í m i đi m O t c lƠ
OM 1 l m OA lOB mOC
đ t 1 l m x, l y, m z thì
Hình 6
OM xOA yOB zOC v i x + y + z = 1.
+ Bài toán ng
c:
Bài t p 5b/sgk nâng cao hình h c 11/trang 91:
Trong không gian cho tam giác ABC.
OM 1 y z OA yOB zOC hay OM OA yAB zAC
T c lƠ AM yAB zAC mà AB và AC lƠ hai vect không cùng ph
ng
b. N u có m t đi m O trong không gian sao cho OM xOA yOB zOC , trong đó
x + y + z = 1 thì đi m M thu c (ABC).
Gi i:
T OM xOA yOB zOC v i x + y + z = 1 , ta có :
nên đi m M thu c (ABC) .
2.1.5.2.3. Khai thác bƠi t p hoƠn toƠn m i
- Trong th c t gi ng d y có nhi u khi giáo viên ph i khai thác nh ng đ toán hoƠn
toƠn m i nh m ph c v cho nh ng yêu c u gi ng d y c a riêng mình. B i vì không
ph i lúc nƠo sách giáo khoa vƠ sách bƠi t p c ng có đ lo i bƠi t p đ đáp ng m i
nhu c u trong lúc lên l p. Th c ra giáo viên có th tìm t y các đ toán y trong các
lo i sách khác song hi n nay sách tham kh o v môn Toán
THPT có r t nhi u do
đó: vi c s u t m vƠ tra c u trong c m t “r ng sách” đ tìm đ
đáp ng đ
c m t đ bƠi t p
c nhu c u gi ng d y c a riêng mình nhi u khi t n th i gian vƠ ch a
ch c đƣ thƠnh công.
12
Vì th giáo viên ch ng nh ng ph i có k n ng khai thác đ toán m i t
ng t v i đ
toán đƣ cho mƠ còn ph i khai thác bƠi toán hoƠn toƠn m i d a trên m t s cách
th c sau:
+ Khai thác đ bƠi t p t n i dung th c t đƣ đ nh tr
c.
+ Khai thác đ bƠi t p t vi c ráp n i các bƠi t p toán đ n vƠ các bƠi t p đi n hình.
-
Ví d :
+ Khai thác đ bƠi t p t n i dung th c t đƣ đ nh tr
c
Trong th c t mu n tìm kho ng cách t m t đi m b t kì t sƠn nhƠ t i m t ph ng
tr n nhƠ ta ch c n k hình chi u vuông góc c a đi m đó lên tr n nhƠ, hình chi u
vuông góc y chính lƠ kho ng cách c n tìm.
T n i dung th c t nƠy có th ra đ bƠi t p nh sau:
Cho hình l p ph
ng ABCD.A’B’C’D’, có AB = a, AD = b, AA’ = c.
A
Tính kho ng cách t đi m B đ n (ACC’A’).
D
H
Gi i:
K BH vuông góc v i AC, do BH AA’
B
C
A’
nên d(B; (ACC’A’)) = BH. Ta có:
D’
BH . AC = BA . BC.
Hay BH =
B’
ab
C’
Hình 7
a 2 b2
+ Khai thác đ bƠi t p t vi c ráp n i các bƠi t p toán đ n vƠ các bƠi t p đi n hình.
Ví d :
Bài 1:Cho t di n OABC có OA, OB, OC đôi m t vuông góc v i nhau, H lƠ hình
A
chi u vuông góc c a đi m O trên (ABC).
Ch ng minh r ng :BC (OAH)
Gi i:
H
T gi thi t : OH (ABC)
OH BC. (1)
C
O
OA OB
OA (OBC ) OA BC (2)
Ta có:
OA OC
T (1) vƠ (2)
BC (OAH)
B
13
Hình 8
Bài 2: Cho t di n OABC có OA, OB, OC đôi m t vuông góc v i nhau, H lƠ hình
chi u vuông góc c a đi m O trên mp(ABC). Ch ng minh r ng các góc c a tam
giác ABC đ u nh n.
Gi i:
Gi s OA = a, OB = b, OC = c, xét tam giác ABC vuông t i O, ta có:
AB2 OA2 OB2 a 2 b 2 ,
BC 2 OB2 OC 2 b 2 c 2 ,
AC 2 OA2 OC 2 a 2 c 2 .
AB2 AC 2 BC 2 a 2 b 2 a 2 c 2 (b 2 c 2 )
nh n.
0 BAC
cos BAC
2
2
2
2
2 AB. AC
2 a b . a c
Ch ng minh t
ng t ta đ
,
ACB đ u nh n.
c các góc BCA
V y các góc c a tam giác ABC đ u nh n.
T hai bƠi toán có cùng gi thi t ta có th g p thƠnh m t bƠi toán m i nh sau :
Cho t di n OABC có OA, OB, OC đôi m t vuông góc v i nhau, H lƠ hình chi u
vuông góc c a đi m O trên (ABC).
a. Ch ng minh r ng :BC (OAH)
b. Ch ng minh r ng các góc c a tam giác ABC đ u nh n.
(Cách gi i t
ng t nh trên).
2.1.5.2.4. Khai thác bƠi toán b ng cách khái quát hóa
- Có m t h
tr
ng quan tr ng đ khai thác các bƠi toán m i lƠ d a trên m t s
ng h p c th , dùng phép quy n p không hoƠn toƠn đ nh n xét vƠ rút ra gi
thuy t; r i dùng ph
ng pháp th , ch n đ th xem gi thuy t đó có đúng không?
N u đúng thì đ ra bƠi t p m i vƠ tìm cách gi i.
- Ví d :
Thông qua vi c h c sinh v n d ng nh ng ki n th c v vect đ ch ng minh m t s
tính ch t hình h c. Ng
đ
i th y giáo c n t n d ng nh ng c h i có th đ h c sinh
c rèn luy n v phơn tích, t ng h p, khái quát hóa, ch ng h n khái quát hóa s
A
ki n:
+ Ba vect
, ,
đ ng ph ng khi t n t i b ba
M
14
G
B
D
N
C
s m, n ,p sao cho: x ma nb pc .
+S d ng các quy t c vƠ tính ch t c a vect .
Cho t di n ABCD . G i M, N l n l
t lƠ
trung đi m c a AB vƠ CD. Ch ng t r ng
1 1
MN ( AD BC ) ( AC BD)
2
2
Hình 9
Gi i : S d ng quy t c ba đi m, ta có:
MN MA AD DN
MN MB BC CN
1
2
Do MA MB 0 và DN CN 0 nên MN ( AD BC )
T
1
2
ng t trên, ta có: MN ( AC BD) .
+ Bài toán khái quát hóa
Cho đa di n A1 A2 A3 A4 ... An . Ch ng minh r ng đi m G lƠ tr ng tơm c a đa di n
A1 A2 A3 A4 ... An , P lƠ đi m b t kì khi vƠ ch khi đi u ki n sau x y ra:
1
PG ( PA1 PA2 PA3 PA4 ... PAn )
n
Gi i :
G
lƠ
tr ng
tơm
c a
đa
di n
A1 A2 A3 A4 ... An
khi
và
ch
GA1 GA2 GA3 GA4 ... GAn 0
i u nƠy có ngh a lƠ v i đi m P b t kì, ta có:
PA1 PG PA2 PG PA3 PG PA4 PG ... PAn PG 0
1
n
Hay PG ( PA1 PA2 PA3 PA4 ... PAn ) .
2.1.6. Tìm hi u n i dung ch đ "Quan h vuông góc"(Hình h c 11)
2.1.6.1.
Ch
N i dung ch
ng trình
ng: Vect trong không gian. Quan h vuông góc trong không gian
( 2 ti t )
Bài 1 Vect trong không gian.
15
khi
Bài 2 Hai đ
ng th ng vuông góc.
( 2 ti t )
ng th ng vuông góc v i m t ph ng.
Bài 3
( 3 ti t )
Bài 4 Hai m t ph ng vuông góc.
( 3 ti t )
Bài 5 Kho ng cách.
( 3 ti t )
2.1.6.2.
M c đích yêu c u c a vi c gi ng d y HHKG
2.1.6.2.1. Ki n th c
+ N m v ng đ
c khái ni m, tính ch t c a t ng quan h vuông góc.
+ N m v ng các b
c ch ng minh m t bƠi t p hình b ng ph
ng pháp t ng h p
hay phân tích.
2.1.6.2.2. K n ng
+ Rèn luy n k n ng phơn tích, t ng h p, ch ng minh.
+ Rèn luy n k n ng v hình, nhìn hình.
+ Rèn luy n k n ng chuy n hóa qua h v trí trong không gian và trong m t ph ng.
2.1.6.2.3. T duy
Hình h c không gian mang đ y đ tính ch t c a khoa h c toán h c, có ngu n
g c th c ti n, mang tính th c nghi m cho nên vi c n m v ng và s d ng nó s góp
ph n b i d
ng và phát tri n t duy lôgic và trí t
ng t
ng v hình h c không
gian cho h c sinh.
2.1.6.2.4. T t
+B id
ng
ng th gi i quan khoa h c.
+ Giúp h c sinh nhìn nh n s v t, hi n t
ng trong không gian và quan h c a các
ph n t trong nó.
2.1.6.3.
-
Ph
ng pháp gi i bài toán HHKG
gi i bài toán HHKG thì tr
b n và quan h vuông góc:
c tiên h c sinh c n n m đ
c các ki n th c c
nh ngh a và các tính ch t c a t ng quan h vuông góc
c th , đ ng th i có đ y đ các k n ng: V hình và nhìn hình.
- Phơn tích đ bài tìm các y u t đƣ bi t và ch a bi t, tìm các thành ph n chính
c a bài toán.
16
- Phân tích đ th y đ
c m i liên h gi a các y u t đã bi t, ch a bi t v i ki n
th c đã h c.
- S d ng ph
ng pháp ch ng minh phân tích, t ng h p đ có đ
c m t bài
ch ng minh hoàn ch nh.
2.1.7. Ki n th c c b n
Vect trong không gian
2.1.7.1.
2.1.7.1.1. Phép c ng vƠ phép tr vect trong không gian
+ Cho hai vect a , b . Trong không gian l y m t đi m A tùy ý, v AB a , BC b .
AC đ c g i là t ng c a hai vect
AC AB BC a b
Vect
a và b , đ ng th i đ
c kí hi u:
+ Quy t c hình h p: Cho hình h p ABCD.A'B'C'D' v i AB, AD, AA' là ba c nh có
chung đ nh A và AC' là đ
ng chéo ta có:
AC ' AB AD AA'
2.1.7.1.2.
i u ki n đ ng ph ng c a ba vect
2.1.7.1.2.1.
Khái ni m v s đ ng ph ng c a ba vect trong không gian
a , b, c đ u khác 0 trong không gian. T m t đi m O b t k ta v
OA a , OB b, OC c . Khi đó x y ra hai tr ng h p:
Cho ba vect
+ Tr
ng h p các đ
ng th ng OA, OB, OC không cùng n m trong m t m t
ph ng, ta nói ba vect a , b, c không đ ng ph ng.
+ Tr
ng h p các đ
ng th ng OA, OB, OC cùng n m trong m t m t ph ng, ta nói
ba vect a , b, c đ ng ph ng.
2.1.7.1.2.2.
nh ngh a
Trong không gian, ba vect đ
c g i là đ ng ph ng n u các giá c a chúng cùng
a
song song v i m t m t ph ng.
i u ki n đ ba vect đ ng ph ng:
2.1.7.1.2.3.
hai vect không cùng ph
A
ma
nh lý 1: Trong không gian cho
ng a , b
O
và m t vect c . Khi đó ba vect a , b, c
17
b
nb
B
C
đ ng ph ng khi và ch khi có c p s
m, n sao cho c ma nb . Ngoài ra c p s m, n là duy nh t.
2.1.7.1.2.4.
Hình 7.1.4.3
Phân tích ( bi u th ) c a m t vect theo ba vect không đ ng ph ng
x trong
nh lý 2: Cho a , b, c là ba vect không đ ng ph ng.V i m i vect
không gian ta đ u tìm đ
c m t b ba s m, n, p sao cho : x ma nb pc .
NgoƠi ra b ba s m, n ,p là duy nh t.
OX OA OB OC . C th OX x, OA a , OB b, OC c và OX OA' OB ' OC '
v i OA' ma , OB ' mb, OC ' mc . Khi đó: x ma nb pc .
b
2.1.7.2.
Hai đ
a
ng th ng vuông góc
2.1.7.2.1. Góc gi a hai đ
nh ngh a: Góc gi a hai đ
lƠ góc gi a hai đ
ng th ng a vƠ b
a'
Hình 7.2.1
ng th ng a' vƠ b' cùng đi qua
m t đi m vƠ l n l
2.1.7.2.2. Hai đ
b'
ng th ng
t song song ( ho c trùng) v i a vƠ b.
ng th ng vuông góc
nh ngh a: Hai đ
ng th ng đ
c g i lƠ vuông góc v i nhau n u góc gi a chúng
b ng 90o .
2.1.7.3.
ng th ng vuông góc v i m t ph ng
2.1.7.3.1.
nh ngh a đ
nh ngh a : M t đ
d
ng th ng vuông góc v i m t ph ng
ng th ng đ
b
vuông góc v i m t m t ph ng n u nó vuông
góc v i m i đ
nh lí: N u đ
đ
P
a
c g i lƠ
ng th ng n m trong m t ph ng đó.
ng th ng d vuông góc v i hai
Hình 7.3.1
ng th ng c t nhau a vƠ b cùng n m trong
m t m t ph ng (P) thì đ
a
ng th ng d vuông
O
góc v i m t ph ng (P).
c
b
2.1.7.3.2. Các tính ch t
Tính ch t 1: Có duy nh t m t m t ph ng (P)
đi qua m t đi m O cho tr
c vƠ vuông góc
18
Hình 7.3.2a
P
v im tđ
ng th ng a cho tr
c.
Tính ch t 2: Có duy nh t m t đ
d đi qua m t đi m O cho tr
v i m t m t ph ng (P) cho tr
ng th ng
Q
R
d
O
c vƠ vuông góc
a
c.
b
P
Hình 7.3.2b
2.1.7.3.3. Liên h gi a quan h song song vƠ quan h vuông góc c a đ
ng th ng
vƠ m t ph ng
Tính ch t 3
2.1.7.3.3.1.
a, M t ph ng nƠo vuông góc v i m t trong hai
đ
b
ng th ng song song thì c ng vuông góc
v iđ
P
ng th ng còn l i.
b, Hai đ
ng th ng phơn bi t cùng vuông
góc v i m t m t ph ng thì song song v i nhau.
Tính ch t 4
2.1.7.3.3.2.
a,
Hình 7.3.3.1
a
ng th ng nƠo vuông góc v i m t
P
trong hai m t ph ng song song thì c ng
vuông góc v i m t ph ng còn l i.
Q
b, Hai m t ph ng phơn bi t cùng vuông góc v i
m t m t ph ng thì song song v i nhau.
a
Tính ch t 5
2.1.7.3.3.3.
a, Cho đ
Hình 7.3.3.2
ng th ng a vƠ m t ph ng (P)
song song v i nhau.
ng th ng nƠo
vuông góc v i (P) thì c ng vuông góc v i a.
b, N u m t đ
(không ch a đ
ng th ng vƠ m t m t ph ng
P
ng th ng đó) cùng vuông góc
v im tđ
ng th ng thì chúng song song v i nhau.
2.1.7.3.4.
nh lí ba đ
2.1.7.3.4.1.
b
ng vuông góc
Phép chi u vuông góc
19
Hình 7.3.3.3
nh ngh a 2: Phép chi u song song lên m t ph ng (P) theo ph
ng l vuông góc
v i m t ph ng (P) g i lƠ phép chi u vuông góc lên m t ph ng (P).
nh lí ba đ
2.1.7.3.4.2.
nh lí 2: Cho đ
ng vuông góc
ng th ng a không vuông góc v i m t ph ng (P) vƠ đ
ng th ng
b n m trong (P). Khi đó, đi u ki n c n vƠ đ đ b vuông góc v i a lƠ b vuông góc
v i hình chi u a' c a a trên (P).
2.1.7.3.4.3.
Góc gi a đ
nh ngh a 3: a,N u đ
ng th ng vƠ m t ph ng
ng th ng a vuông góc
P
v i m t ph ng (P) thì ta nói r ng góc gi a
đ
ng th ng a vƠ m t ph ng (P) b ng 90o .
b, N u đ
Hình 7.3.5a
a
ng th ng a không vuông góc
v i m t ph ng (P) thì góc gi a đ
ng th ng
a vƠ m t ph ng (P).
L u ý: Góc gi a đ
a'
P
ng th ng vƠ m t ph ng
không v
t quá 90o .
2.1.7.4.
Hai m t ph ng vuông góc
Hình 7.3.5b
a
b
2.1.7.4.1. Góc gi a hai m t ph ng
2.1.7.4.1.1.
P
nh ngh a 1
Góc gi a hai m t ph ng lƠ góc
gi a hai đ
ng th ng l n l
Q
t
Hình 7.4.1.1
vuông góc v i hai m t ph ng đó.
õ
2.1.7.4.1.2.
b
Cách xác đ nh góc gi a hai m t ph ng
Gi s hai m t ph ng () và () c t nhau theo
a
c
I
giao tuy n c. T m t đi m I b t kì trên c ta
d ng trong () đ
ng th ng a vuông góc v i
c vƠ d ng trong () đ
ng th ng b vuông góc v i c.
20
Hình 7.4.1.2
Ng
đ
i ta ch ng minh đ
c góc gi a hai m t ph ng () và () lƠ góc gi a hai
ng th ng a vƠ b.
2.1.7.4.2. Di n tích hình chi u c a m t đa giác
nh lí 1: Cho đa giác H n m trong m t ph ng () có di n tích S vƠ H' lƠ hình
chi u vuông góc c a h trên m t ph ng ().
Khi đó di n tích S' c a h' đ
P
c tính theo công th c :
S' = S . cos
a
V i lƠ góc gi a () và ().
2.1.7.4.3. Hai m t ph ng vuông góc
2.1.7.4.3.1.
Q
c
H
b
nh ngh a 2: Hai m t g i lƠ vuông góc v i nhau
n u góc gi a chúng b ng 90o .Khi hai m t ph ng
Hình 7.5.1.2
(P) vƠ (Q) vuông góc v i nhau thì ta còn nói g n hai m t ph ng (P) vƠ (Q) vuông
góc.
Kí hi u : (P) (Q) hay (Q) (P) .
2.1.7.4.3.2.
i u ki n đ hai m t ph ng vuông góc
2.1.7.4.3.3.
nh lí 2: N u m t m t ph ng ch a m t
đ
ng th ng vuông góc v i m t đ
P
ng th ng khác ,
A
thì hai m t ph ng đó vuông góc v i nhau.
2.1.7.4.3.4.
nh lí 3: N u hai m t ph ng (P) vƠ (Q)
vuông góc v i nhau thì b t kì đ
Q
a
ng th ng a
Hình 7.5.1 .3
nƠo n m trong (P), vuông góc v i giao tuy n
c a (P) vƠ (Q) đ u vuông góc v i m t ph ng (Q).
2.1.7.4.3.5.
R
Q
a
H qu 1: N u hai m t ph ng (P) vƠ (Q)
vuông góc v i nhau vƠ A lƠ m t đi m n m trong (P)
thì đ
ng th ng a đi qua đi m A vƠ vuông góc v i
(Q) s n m trong (P).
P
Hình 7.5.1. 4
Q
a
21
A
b
P
2.1.7.4.3.6.
H qu 2: N u hai m t ph ng c t nhau
vƠ cùng vuông góc v i m t ph ng th ba thì giao
tuy n c a chúng vuông góc v i m t ph ng th ba.
2.1.7.4.3.7. H qu 3: Qua đ
ng th ng a không vuông
góc v i m t ph ng (P) có duy nh t m t m t ph ng (Q)
Hình 7.5.1.5
vuông góc v i m t ph ng (P).
2.1.7.4.4. Hình l ng tr đ ng, hình h p ch nh t, hình l p ph
22
ng
nh ngh a 3
Hình v
Hình l ng tr đ ng:
B
LƠ hình l ng tr có c nh bên vuông góc
A
C
D
v i m t đáy.
E
B'
A'
C'
E'
D'
Hình l ng tr đ u:
LƠ hình l ng tr đ ng có đáy lƠ đa giác
A2
A3
A4
A1
đ u.
A6
A'2
A5
A'3
A'4
A'1
A'6
Hình h p đ ng:
LƠ hình l ng tr đ ng có đáy lƠ hình bình
hành
Hình h p ch nh t:
LƠ hình h p đ ng có đáy lƠ hình ch
nh t.
Hình l p ph
ng:
LƠ hình h p ch nh t có t t c các c nh
b ng
nhau.
23
A'5
2.1.7.4.5.1.
nh ngh a 4
M t hình chóp đ
S
S
2.1.7.4.5. Hình chóp đ u vƠ hình chóp c t
A
C
H
hình chóp đ u n u đáy c a nó
B
Hình 7.5.5.1
ng cao c a hình chóp.
nh ngh a 5: Khi c t hình chóp đ u
S
b i m t m t ph ng song song v i đáy
đ đ
A’
c g i lƠ hình chóp c t đ u.
o n n i tơm c a hai đáy đ
lƠ đ
D’
c m t hình chóp c t thì
hình chóp c t đó đ
B
I
ng th ng vuông góc v i m t
2.1.7.4.5.2.
O
A
lƠ đa giác đ u vƠ các c nh bên b ng nhau.
đáy k t đ nh g i lƠ đ
C
D
c g i lƠ
C’
B’
O’
D
C
cg i
O
ng cao c a hình chóp c t đ u.
A
B
Hình 7.5.5.2
2.1.7.5.
Kho ng cách
2.1.7.5.1. Kho ng cách t m t đi m đ n m t m t ph ng , đ n m t đ
nh ngh a 1: Kho ng cách t đi m
ng th ng
M
M
M đ n m t ph ng (P) (ho c đ n
đ
ng th ng a) lƠ kho ng cách
H
P
gi a hai đi m M vƠ H,
H
trong đó H lƠ hình chi u c a M
trên m t ph ng (P)(ho c trên đ
ng th ng a).
24
Hình 7.6.1
a
Kho ng cách t đi m M đ n m t ph ng (P) đ
cách t đi m M đ n đ
ng th ng a đ
2.1.7.5.2. Kho ng cách gi a đ
c kí hi u là : d(M;(P)). Kho ng
c kí hi u lƠ : d(M;(a)).
ng th ng vƠ m t ph ng song song gi a hai m t
ph ng song song:
2.1.7.5.2.1.
đ
A
B
nh ngh a 2: Kho ng cách gi a hai
H
ng th ng a vƠ m t ph ng (P) song song
K
P
v i a lƠ kho ng cách t m t đi m nƠo đó
Hình 7.6.2.1
c a a đ n m t ph ng (P).
Kí hi u kho ng cách gi a đ
ng th ng a vƠ m t ph ng (P) song song v i nó lƠ
d(a;(P))
2.1.7.5.2.2.
B
A
Q
nh ngh a 3: Kho ng cách gi a hai m t ph ng
song song lƠ kho ng cách
m t đi m b t kì c a
m t ph ng nƠy đ n m t ph ng kia.
P
H
K
Kí hi u kho ng cách gi a hai m t ph ng song song
(P) và (Q) là d((P);(Q)) thì d((P);(Q)) = d(A;(Q)) = d(C;(P)),
Hình 7.6.2.2
trong đó A lƠ m t đi m nƠo đó thu c (P) vƠ C lƠ m t đi m nƠo đó thu c (Q).
a
I
2.1.7.5.3. Kho ng cách gi a hai đ
Cho hai đ
ng th ng chéo nhau
ng th ng chéo nhau a vƠ b, c lƠ đ
ng
th ng c t c a vƠ b đ ng th i vuông góc v i c a vƠ b.
Thu t ng :
ng th ng c g i lƠ đ
góc chung c a hai đ
N uđ
ng vuông
ng th ng chéo nhau a vƠ b.
ng vuông góc chung c t hai đ
nh ngh a 4: Kho ng cách gi a hai đ
Hình 7.6.3a
ng th ng chéo nhau t i I vƠ J thì đo n
th ng IJ g i lƠ đo n vuông góc chung c a hai đ
góc chung c a hai đ
b
J
ng th ng đó.
ng th ng chéo nhau lƠ đ dƠi đo n vuông
ng th ng đó.
Nh n xét:
1, Kho ng cách gi a hai đ
ng th ng chéo nhau
B ng kho ng cách gi a m t trong hai đ
ng th ng
I
a
P
25
J
Q
b