SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ TĨNH
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI: VẬN DỤNG KHOẢNG CÁCH TRONG BÀI
TỐN TÍNH GĨC GIỮA HAI MẶT PHẲNG
Năm học 2019 - 2020
MỤC LỤC
Trang
I. Đặt vấn đề
2
1. Lý do chọn đề tài
2
2. Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu
2
3. Giả thiết khoa học
2
4. Dự báo những đóng góp của đề tài
2
II. Giải quyết vấn đề
3
1. Cơ sở lý thuyết
3
2. Cơ sở thực tiễn
4
3. Nội dung
4
a. Ví dụ mở đầu
4
b. Các bài tập vận dụng
6
Vấn đề 1. Tính góc giữa hai mặt phẳng trong hình chóp
6
Vấn đề 2. Tính góc giữa hai mặt phẳng trong hình lăng trụ
12
c. Một số bài tập đề nghị
20
d. Đánh giá hiệu quả của đề tài
22
III. Kết luận
22
IV. Kiến nghị
23
1
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài
Trong q trình giảng dạy, ơn thi THPT Quốc gia chúng ta thường gặp các bài
tốn liên quan đến góc, trong đó có bài tốn về góc giữa hai mặt phẳng. Với nhiều học
sinh, cũng như giáo viên nhiều khi cịn lúng túng trong việc xác định phương pháp để
giải quyết bài tốn. Thơng thường khi tính góc giữa hai mặt phẳng, chúng ta thường sử
dụng định nghĩa, sử dụng cách xác định góc giữa hai mặt phẳng cắt nhau, phương
pháp tọa độ hóa…Tuy nhiên, trong q trình giải có nhiều bài u cầu nhận định và
tính tốn phức tạp, mất rất nhiều thời gian.
Với những lý do trên, cùng với mong muốn góp phần phát triển tư duy, kỹ năng
cho học sinh, tơi xin giới thiệu một phương pháp mà ít giáo viên và học sinh sử dụng
đó là “Vận dụng khoảng cách trong bài tốn tính góc giữa hai mặt phẳng”.
2. Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu
Phát triển tư duy và rèn luyện kỹ năng giải các bài tập liên quan đến góc giữa
hai mặt phẳng cho học sinh khá, giỏi.
Nâng cao hiệu quả trong việc ơn thi THPT Quốc gia.
Đề tài áp dụng hiệu quả cho đối tượng học sinh khá, giỏi lớp 11, 12.
3. Giả thiết khoa học
Nếu đưa đề tài “Vận dụng khoảng cách trong bài tốn tính góc giữa hai mặt
phẳng” vào giảng dạy ơn thi THPT Quốc gia sẽ tạo được hứng thú và kích thích sự
đam mê trong học tập bộ môn cho học sinh. Đồng thời học sinh sẽ tự tin hơn trong
việc giải quyết các dạng bài tập mới. Riêng về phần bài tập tính góc giữa hai mặt
phẳng, học sinh sẽ khắc sâu kiến thức và có kỹ năng giải nhanh hơn khơng chỉ các bài
tốn về góc mà cả những bài tốn liên quan đến tính khoảng cách thường gặp trong
các đề thi.
4. Dự báo những đóng góp của đề tài
Đề tài “Vận dụng khoảng cách trong bài tốn tính góc giữa hai mặt phẳng”
giúp chúng ta nắm thêm một cách để tính góc giữa hai mặt phẳng, đồng thời củng cố
thêm phương pháp tính khoảng cách từ một điểm đến đường thẳng và mặt phẳng trong
khơng gian. Từ đó rèn luyện tư duy kỹ năng trong việc dạy và học tốn.
2
Đề tài giúp giải quyết các bài toán liên quan đến góc một cách nhanh chóng,
đặc biệt trong những bài khó xác định góc giữa hai mặt phẳng thì đây thực sự là một
cơng cụ hữu hiệu.
Qua một số bài tập điển hình được trình bày trong chun đề, các ví dụ được
sắp xếp từ dễ đến khó sẽ giúp học sinh nhận ra được sự ưu việt khi vận dụng phương
pháp này vào giải quyết các bài tập.
II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1. Cơ sở lý thuyết
Phương pháp vận dụng khoảng cách trong bài tốn tính góc giữa hai mặt phẳng.
β
H
φ
A
K
a
α
Giả sử hai mặt phẳng và cắt nhau theo giao tuyến a . Lấy A ,
A a, dựng AK a, K a , AH , H .
AK , HK
AKH .
Khi đó, a AHK suy ra HK a. Do đó,
,
Từ đó suy ra sin
AH d A,
1.
AK
d A, a
Như vậy, các bước để tính tính góc giữa hai mặt phẳng thơng qua khoảng cách
bao gồm:
Bước 1: Tìm giao tuyến của hai mặt phẳng.
Bước 2: Chọn một điểm A bất kỳ thuộc một trong hai mặt phẳng và khơng nằm trên
giao tuyến, sau đó tính khoảng cách từ điểm A đến giao tuyến và mặt phẳng cịn lại.
(Ở đây có rất nhiều cách lựa chọn điểm A , do đó học sinh sẽ tự tin hơn trong q trình
tính tốn của mình. Thơng thường để dễ dàng tính khoảng cách thì chúng ta vẫn hay
chọn điểm A là hình chiếu vng góc của đỉnh xuống mặt đáy. Tuy nhiên trong nhiều
3
bài tốn thì phụ thuộc vào cách nhìn nhận của mỗi người, vấn đề chọn điểm này tơi sẽ
trình bày ở phần nhận xét sau các bài tập cụ thể).
Bước 3: Thay vào cơng thức 1 tính và kết luận.
2. Cơ sở thực tiễn
Trong q trình ơn thi THPT Quốc gia tơi nhận thấy dạng bài tập liên quan đến
góc giữa hai mặt phẳng được khai thác khá nhiều trong các đề thi. Tại đơn vị tơi cơng
tác, học sinh khi gặp dạng bài tốn này thường hay lúng túng và khó khăn trong việc
đưa ra phương hướng giải kể cả đối tượng học sinh giỏi.
Sau khi học sinh tiếp thu nội dung đề tài này và vận dụng vào các bài tốn cụ
thể trong các đề thi (đề thi THPT Quốc Gia 2018, đề thi thử Sở GD – ĐT Hà Tĩnh
2019…) các em đều giải quyết bài tốn khá nhanh chóng và tự tin. Từ đó tư duy, kỹ
năng giải bài tập của các em được nâng lên rõ rệt.
3. Nội dung
a. Ví dụ mở đầu: ( Đề thi thử Sở GD – ĐT Hà Tĩnh năm 2019) Cho hình chóp
S . ABCD có đáy là hình vng, SA ABCD , SA 3 AB. Gọi là góc giữa hai
mặt phẳng SBC và SDC , giá trị cos bằng
A. 0.
B.
1
.
2
C.
1
.
3
D.
1
.
4
Lời giải
Cách 1: Sử dụng cách xác định góc giữa hai mặt phẳng cắt nhau.
Đặt DC a a 0 . Kẻ BH SC H SC .
S
Dễ thấy BD SAC BD SC .
Từ đó suy ra SC BDH DH SC .
a 3
Ta có SBC SDC SC.
H
BH , DH .
Khi đó
SBC ,SDC
A
B
Xét tam giác SBC vng tại B, đường cao BH , ta
a
D
có
C
1
1
1
1
1
1
1
5
2a
2
2
2 2 BH
.
2
2
2
2
2
2
BH
SB
BC
SA AB
BC
a
4
a
5
a 3 a
4
Ta lại có SBC SDC DH BH
2a
.
5
BD là đường chéo của hình vng nên BD a 2 .
4a 2 4a 2
2a 2
BH
DH
BD
1
5
5
.
Xét tam giác HBD , ta có cos BHD
2a 2a
2 BH .DH
4
2. .
5 5
2
2
2
1 . Chọn D.
Suy ra cos cos BHD
4
Cách 2: Vận dụng khoảng cách để tính góc giữa hai mặt phẳng cắt nhau.
Đặt DC a, a 0 . Ta có SBC SDC SC.
Khi đó sin
d B, SDC
d B, SC
d A, SDC
d B, SC
S
.
2a
a 3
Gọi H là chân đường cao hạ từ đỉnh A của tam
H
giác SAD , K là chân đường cao hạ từ đỉnh B của
A
tam giác SBC .
Ta có d B, SC BK .
B
K
a
D
C
DC SAB (vì DC AB , DC SA SA ABCD ). Suy ra AH DC . Do đó
AH SDC hay d A, SDC AH .
Xét tam giác SAD vuông tại A , đường cao AH , ta có
1
1
1
1
1
2 2
2
2
AH
AB
SA
a
a 3
2
4
a 3
AH
.
2
3a
2
Xét tam giác SBC vng tại B , đường cao BK , ta có
1
1
1
1
1
5
2a
2
2 2 BK
.
2
2
2
BK
SB
BC
5
2a a 4 a
a 3
1
AH
15
Từ đó suy ra sin
cos 1 sin 2 . Chọn D.
2
2a
4
BK
4
5
5
Nhận xét: Ở đây việc xác định và tính AH , BK rất dễ dàng, do đó vận dụng khoảng
cách vào tính góc trong bài này được giải quyết rất gọn nhẹ và nhanh chóng.
Thay vì lựa chọn điểm B như ở trên, chúng ta có thể chọn điểm D với vai trị
hồn tồn tương tự.
Qua hai cách giải trên, chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy, nếu sử dụng cách 1
thì chúng ta cần phải xác định được góc cụ thể, cịn nếu sử dụng cách thứ 2 chúng ta
khơng cần chỉ ra góc mà vẫn tính được thơng qua khoảng cách.
b. Các bài tập vận dụng.
Vấn đề 1: Tính góc giữa hai mặt phẳng trong hình chóp.
Bài 1: ( Đề thi thử Sở GD – ĐT Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2019) Cho hình chóp
S. ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B , AB a, AC 2 a , SA 2a,
SA ABC . Gọi là góc giữa hai mặt phẳng SAC và SBC . Khi đó cos bằng
A.
3
.
2
B.
1
.
2
C.
15
5
D.
3
.
5
Lời giải
Ta có SAC SBC SC. Khi đó sin
d A, SBC
d A, SC
.
S
Kẻ AH SB, H SB .
K
Vì BC AB, BC SA SA ABC
2a
BC SAB BC AH
H
2a
A
Từ đó suy ra AH SBC hay d A, SBC AH .
Kẻ AK SC K SC d A, SC AK .
Xét tam giác SAB vuông tại A , đường cao AH , ta có
6
a
B
C
1
1
1
1
1
5
2a
2 2 2 2 AH
.
2
2
AH
AB
SA
a
4a
4a
5
Xét tam giác SAC vng tại A , đường cao AK , ta có
1
1
1
1
1
1
2 2 2 2 AK a 2.
2
2
AK
AC
SA
4a
4a
2a
2a
10
15
Từ đó suy ra sin 5
cos
. Chọn C.
5
5
a 2
Nhận xét: Trong bài này, việc tính khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng SBC là
một bài tốn cơ bản và quen thuộc. ( A là chân đường cao hạ từ đỉnh xuống mặt đáy).
Tuy nhiên, chúng ta có thể chọn điểm B để tính và cơng việc cũng dễ dàng khơng kém
hơn việc tính từ điểm A . Đây là một điểm thực sự rất nổi bật trong phương pháp này.
Bài 2: Cho hình chóp S . ABCD có ABCD là hình vng cạnh a . Tam giác SAD đều
và nằm trong mặt phẳng vng góc với đáy. Gọi M là trung điểm của AD , là góc
tạo bởi hai mặt phẳng SCM và SAB . Khi đó, cot bằng
A.
6
.
3
B.
6
.
2
C.
2 6
.
3
D.
6 .
Lời giải
Ta có M là trung điểm của AD , tam giác SAD đều nên SM AD.
Mặt khác tam giác SAD nằm trong mặt phẳng vng góc với đáy suy ra
SM ABCD .
Kẻ CM cắt AB tại E . Khi đó, A là trung
điểm của BE , suy ra AE AB a .
Ta có SCM SAB SE.
Suy ra sin
d A, SCM
d A, SE
.
Gọi K , H lần lượt là hình chiếu vng góc lên
SE và EM . Ta có d A, SE AK .
Vì AB AD, AB SM AB SAD AB SA .
Mặt khác AE SA a nên tam giác SAE vuông cân tại A .
1
a 2
.
Do đó AK SE SA2 AE 2
2
2
Ta lại có, AH CM , AH SM SM ABCD
AH SCM hay d A,SCM AH .
Xét tam giác AME vuông tại A, đường cao AH
Ta có
1
1
1
1
4
5
a 5
2 2 2 AH
.
2
2
2
AH
AE
AM
a
a
a
5
a 5
AH
10
5
Suy ra sin
cot
AK
5
a 2
2
1
10
5
2
1
6
. Chọn B.
2
Nhận xét: Ở bài này, việc chỉ ra góc khó hơn ở bài trên. Do đó vận dụng khoảng cách
để tính là hợp lý. Việc lựa chọn tính khoảng cách từ điểm A hay B đến mặt phẳng
SCM thì đều như nhau. Ngồi ra chúng ta có thể tính sin
d M , SAB
d M , SE
d C , SAB
d C , SE
. Việc tính theo cơng thức này cũng đơn giản như cách
tính ở trên.
Bài 3: (Đề thi thử trường THPT Hà Huy Tập – Hà Tĩnh năm 2019) Cho hình chóp
1200. Cạnh
S . ABCD có đáy ABCD là hình bình hành, AB 3, AD 4, BAD
SA 2 3 vng góc với đáy. Gọi M , N , P lần lượt là trung điểm các cạnh
SA, AD, BC . Gọi là góc giữa hai mặt phẳng SBC và MNP . Tính .
A. 600 .
B. 450 .
C. 900 .
D. 300 .
Lời giải
Gọi Q là trung điểm của SB . Khi đó MNP SBC PQ .
Ta có sin
d B, MNP
d B, PQ
d A, MNP
d B, PQ
.
Kẻ AI PN I PN , AH MI H MI . Khi đó d A, MNP AH .
8
3
1200
ANP 600 , AI AN .sin
ANP 2.
3 .
Ta có BAD
2
Xét tam giác AIM vng tại A, đường cao
S
AH , ta có
1
1
1
1 1 2
6
2 AH
.
2
2
AH
MA
AI
3 3 3
2
Kẻ BK QP K QP d B, QP BK .
2 3
M
Q
ADC
Ta có AC 2 AD 2 DC 2 2 AD.DC cos
1
AC 2 16 9 2.4.3. 13 .
2
N 4
A
1200
3
D
I
Suy ra SC SA AC 12 13 5 .
2
H
K
2
B
C
P
SB SA AB 12 9 21 .
2
2
2
2
2
2
3 .
cos SCB
SC CB SB 25 16 21 1 sin QPB
cos QPB
2
2 SC.CB
2.5.4
2
2. 3 3 .
Ta có BK BP sin QPB
2
6
AH
2
Từ đó suy ra sin
2
450 . Chọn B.
BK
2
3
Nhận xét: Ở bài này việc xác định góc giữa hai mặt phẳng là rất khó. Do đó, ta nên
vận dụng khoảng cách để tính góc. Lựa chọn tính khoảng cách từ điểm B đến giao
tuyến PQ và mặt phẳng MNP hay tính khoảng cách từ các điểm N , M đến giao
tuyến PQ và mặt phẳng SBC trong trường hợp này tùy thuộc vào cách nhìn bao
qt và tồn diện của mỗi học sinh. Tuy nhiên nếu các em lựa chọn điểm ngẫu nhiên
thì các bước đi đến kết quả của phương pháp này cũng khá đơn giản và gọn nhẹ.
1200. Hình
Bài 4: Cho hình chóp S . ABCD có đáy là hình thoi cạnh a, góc BAD
chiếu vng góc của đỉnh S lên mặt phẳng ABCD là điểm H nằm trên đoạn thẳng
AB sao cho HA 2HB. Góc giữa SC và mặt phẳng ABCD bằng 600. Gọi là
góc giữa hai mặt phẳng SAC và SCD . Tính cot .
A.
7
.
4
B.
7
.
5
C.
Lời giải
9
5
.
7
D.
4
.
7
Ta có SAC SCD SC . Khi đó sin
d A,SCD
d A, SC
.
Gọi M là trung điểm của AD . Vì ABCD là
1200 nên ABC và
hình thoi cạnh a, BAD
ACD là các tam giác đều cạnh a.
Do đó, AM
a 3
.
2
Xét tam giác ACH , ta có
CH 2 AC 2 AH 2 2 AC. AH .cos600
a2
4a 2
2a 1 7a 2
a 7
2.a. .
CH
.
9
3 2
9
3
600.
Góc giữa SC và ABCD là góc SCH
Từ đó suy ra SH CH .tan 60o
a 21
2a 7
, SC
.
3
3
Vì AB / / CD nên d A, SCD d AB, SCD d H , SCD .
Kẻ HI / / AM I DC . Khi đó HI AM
a 3
và HI DC .
2
Kẻ HK SI K SI .
Ta có DC HI , DC SH SH ABCD DC SHI HK DC .
Từ đó suy ra HK SDC hay d A, SDC HK .
Xét tam giác SHI vng tại H , đường cao HK , ta có
1
1
1
1
1
4
3
37
a 21
2 2
HK
.
2
2
2
2
2
2
HK
HI
SH
AM
SH
3a
7a
21a
37
Ta có
d H , AC
d B, AC
HA 2
2
2 a 3 a 3
,
HL d B, AC .
BA 3
3
3 2
3
2
2
a 3 a 21
2a 6
SL HL SH
.
3
3
3
2
2
Ta lại có d A, SC AT .
Vì SSAC
2a 6
.a
1
1
SL. AC
a 6
SL. AC AT .SC AT
3
.
2
2
SC
2a 7
7
3
a 21
HK
7
5
Suy ra sin
37
cot . Chọn C.
AT
7
a 6
74
7
Nhận xét: Việc xác định góc giữa hai mặt phẳng trong bài này rất phức tạp. Do đó vận
dụng khoảng cách để tính rất phù hợp. Tương tự, ở bài này lựa chọn tính khoảng cách
từ điểm A tới đường thẳng SC , mặt phẳng SCD hay từ điểm D tới đường thẳng
SC , mặt phẳng SAC đều khá dễ dàng như nhau.
Bài 5: (Đề thi thử trường THPT Lương Thế Vinh – Hà Nội 2019) Cho hình chóp
S . ABCD có đá ABCD là hình vng cạnh, hình chiếu vng góc của đỉnh S nằm
trong hình vng ABCD . Hai mặt phẳng SAD , SBC vng góc với nhau; góc
giữa hai mặt phẳng SAB và SBC là 600 ; góc giữa hai mặt phẳng SAB và
SAD là 450 . Gọi là góc giữa hai mặt phẳng SAB và ABCD , giá trị cos là
A.
2
.
2
B.
1
.
2
C.
3
.
2
D. 0 .
Lời giải
Kẻ SH ABCD , SM AD, SN BC , HK AB .
S
Ta có SAB ABCD AB .
Khi đó sin
d H , SAB
d H , AB
.
A
M
D
K
900 .
Ta có
SAD , SBC MSN
H
B
11
N
C
Vì BC SM , BC SN BC SMN MN BC MN / / AB.
Khi đó d H , SAB d M , SAB d N , SAB x x 0 .
SAB , SBC 60
Suy ra
0
3 d N , SAB
2x
d N , SB
.
2
d N , SB
3
3
1
1
1
1
1
2
2
2
2
4x
SN
BN
SN
HK 2
SAB , SAD 45
0
Suy ra
sin 600
sin 450
2 d M , SAB
d M , SA x 2 .
2
d M , SA
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2x
SM
AM
SM
HK 2
Từ 1 và 2 ta được
5
1
2
1
1
1
1
1
1
2
HK 2 x.
2
2
2
2
2
2
2
4x
SN HK
HK HK
x
HK 2
SM
SH
d H , SAB x 1
Từ đó suy ra sin
.
SAB , ABDC
d H , AB
2x 2
3
Vậy cos
SAB , ABDC . Chọn C.
2
Nhận xét: Đây là một bài tốn rất hay, nếu chúng ta xác định góc cụ thể của từng cặp
mặt phẳng thì sẽ rất rối hình. Tuy nhiên, như chúng ta nhìn thấy, vận dụng khoảng
cách để giải quyết thì bài tốn này trở nên nhẹ nhàng, đơn giản hơn nhiều.
Vấn đề 2: Tính góc giữa hai mặt phẳng trong hình lăng trụ.
Bài 1: (Đề minh họa kỳ thi THPT Quốc Gia 2018) Cho hình lăng trụ tam giác đều
ABC. A B C có AB 2 3 và AA 2 . Gọi M , N , P lần lượt là trung điểm các
12
cạnh AB , AC và BC . Côsin của góc tạo bởi hai mặt phẳng AB C và MNP
bằng
A.
6 13
.
65
B.
13
.
65
C.
17 13
.
65
18 13
.
65
D.
Lời giải
Vì P BC , BC / / MN nên mặt phẳng MNP chính là mặt phẳng MNBC .
Gọi I AB BM , J AC CN .
B
P
Khi đó AB C MNP I J IJ / / BC / / MN .
2 3
Gọi là góc tạo bởi hai mặt phẳng AB C và
MNP . Ta có sin
C
A
2
d B ,MNP
.
d B , IJ
H
E
I
B'
Vì ABC. A B C là lăng trụ tam giác đều nên tam
Q
J
C'
K
M
N
giác AB C cân tại A . Suy ra AK BC .
A'
Do đó d B, IJ d K , IJ KE
Ta có AB AB 2 BB 2 4, AK AB 2 B K 2 13 .
1
Dễ thấy I là trọng tâm tam giác BB A . Suy ra BI BA .
3
1
13
Từ đó ta có KE AK
.
3
3
Gọi Q, H lần lượt là hình chiếu vng góc của B lên MN và BQ . Khi đó
d B ,MNP B H .
Ta có B Q
1
3
A K
.
2
2
Xét tam giác BBQ vng tại B , đường cao BH , ta có
1
1
1
4 1 25
6
B H .
2
2
2
B H
B Q
B B
9 4 36
5
13
6
B H
18 13
13
5
cos
Suy ra sin
. Chọn B.
KE
65
65
13
3
Nhận xét: Vai trị của B và C như nhau nên chúng ta có thể lựa chọn điểm C để
thực hiện các bước hoàn toàn tương tự.
Bài 2: (Đề thi thử trường THPT Cẩm Bình – Hà Tĩnh năm 2018) Cho hình lăng trụ
ABC. A BC có đáy là tam giác đều cạnh 2a . Hình chiếu vng góc của A lên mặt
phẳng ABC là trung điểm H của cạnh AB . Biết góc giữa cạnh bên và mặt đáy bằng
600 . Gọi là góc giữa hai mặt phẳng BCC B và ABC . Khi đó cos bằng
A.
1
.
3
B.
1
.
5
C.
4
.
17
D.
1
.
17
Lời giải
Ta có BCC B ABC BC .
Khi đó sin
d A, BCC B
d A, BC
A'
B'
.
C'
K
Gọi M là trung điểm của BC .Vì tam giác
ABC đều cạnh 2a nên AM BC ,
A
600
I
2a
H
B
D
M
AM a 3 d A, BC AM a 3.
C
Gọi D là chân đường cao hạ từ đỉnh B xuống mặt phẳng ABC . Khi đó B là trung
điểm của HD .
Ta có
d A, BCC B
d D, BCC B
AB
2 hay d A, BCC B 2 d D, BCC B .
DB
Gọi I , K lần lượt là hình chiếu vng góc của D lên BC và B I . Khi đó
d D, BCC B DK .
Ta có
DI
DB 1
1
a 3
.
DI AM
AM
AB 2
2
2
Vì góc giữa cạnh bên và mặt đáy là
AAH 600 BD AH AH .tan 600 a 3 .
Xét tam giác B DI vng tại D, đường cao DK ta có
14
1
1
1
4
1
5
a 15
2
2 2 2 DK
.
2
2
DK
DI
B D
3a
3a
3a
5
a 15
2.
2 DK
5 2 cos 1 . Chọn B.
Suy ra sin
AM
a 3
5
5
Nhận xét: Trong q trình giải quyết bài tốn tính góc theo khoảng cách ngồi cách
chọn cách điểm như trên ta có thể chọn các điểm H , B , C để tính khoảng cách tới
giao tuyến và các mặt phẳng tương ứng cũng hồn tồn đơn giản.
Bài 3: Cho hình lập phương ABCD. AB C D . Gọi M là trung điểm của cạnh BC ,
là góc giữa hai mặt phẳng B AM và AB CD . Khi đó, số đo của góc bằng
A. 300.
B. 450.
C. 60 0.
D. 750.
Lời giải
Kẻ AM cắt DC tại N .
B'
C'
Ta có B AM AB CD B N .
A'
Khi đó
sin
d C , B AM
d C , B M
d B, B AM
d C , B M
D'
P
N
K
.
B
a
Kẻ BH AM H AM , BK SH .
Suy ra d B, B AM BK .
A
H
C
M
D
Xét tam giác BBH vng tại B , đường cao BK , ta có
1
1
1
1
1
1
1
4
1
6
a 6
2 2 2 2 2 BK
.
2
2
2
2
2
BK
BB
BH
BB
BM
BA
a
a
a
a
6
Kẻ CP B N P B N . Khi đó d C , B N CP .
Xét tam giác BCN vng tại C , đường cao CP , ta có
1
1
1
1
1
3
a 6
2 2 2 CP
.
2
2
2
CP
CB
CN
2a
a
2a
3
15
a 6
BK
1
Vậy sin
6 300. Chọn A.
CP a 6 2
3
Nhận xét: Việc tính tốn trong bài này cũng đơn giản và nhẹ nhàng, thay vì lựa chọn
tính khoảng cách từ điểm C đến giao tuyến BN và mặt phẳng B AM chúng ta
cũng có thể lựa chọn là tính khoảng cách từ điểm A đến giao tuyến và mặt phẳng
ABCD , việc này cũng hoàn toàn đơn giản, tương tự như ở câu 2.
Câu 4: Cho lăng trụ đứng ABC. ABC có đáy là tam giác đều và tất cả các cạnh bằng
a , M là trung điểm của AB . Cơsin của góc tạo bởi hai mặt phẳng MBC và
ACCA bằng
A.
5
.
10
B.
3 5
.
5
C.
5
.
5
Lời giải
Kẻ AA cắt BM tại D. Ta có MBC ACCA CD.
Gọi là góc tạo bởi hai mặt phẳng MBC và ACCA .
Khi đó sin
d B, ACC A
d B, C D
.
Gọi N là trung điểm cạnh AC .
Ta có BN AC, BN AA BN ACC A
Hay d B, ACC A BN .
Tam giác ABC đều cạnh a nên BN C M
a 3
.
2
Kẻ BK DC K DC d B, DC BK .
Ta có
1
1
C M .BD
SCBD C M .BD BK .C D BK
.
2
2
C D
D.
15
.
5
2
Xét tam giác ABD vng tại A , ta có BD a 2 2a a 5.
2
a 3 a 5
Xét tam giác DMC vng tại M , ta có C D
a 2.
2
2
a 3
.a 5
a 30
.
Do đó, BK 2
4
a 2
a 3
BN
10
15
Suy ra sin
2
cos
. Chọn D.
BK a 30
5
5
4
Nhận xét: Ở bài này, vận dụng khoảng cách để tính tốn cũng rất đơn giản. Và như tơi
đã trình bày, chúng ta có nhiều cách lựa chọn điểm để tính khoảng cách tới giao tuyến
và mặt phẳng cịn lại. Với bài trên, thay vì lựa chọn điểm
B , ta chọn điểm A thì cơng việc lại gọn nhẹ hơn rất là
nhiều.
Kẻ AA cắt BM tại D. Ta có MBC ACCA CD.
Gọi là góc tạo bởi hai mặt phẳng MBC và ACCA .
Khi đó sin
d A, BCM
.
d A, C D
Kẻ AH BD H BD .
Ta có C M ABB A A H C M .
Từ đó suy ra A H MBC hay d A,MBC A H .
Xét tam giác ADM vuông tại A , đường cao AH , ta có
1
1
1
1
4
5
a 5
2 2 2 AH
.
2
2
2
AH
AD
A M
a
a
a
5
Kẻ AK DC K DC d A, DC AK .
Xét tam giác ADC vng tại A , đường cao AK , ta có
1
1
1
1
1
2
a 2
2 2 2 A H
.
2
2
2
A K
AD
AC
a
a
a
2
a 5
AH
10
15
Từ đó suy ra sin
5
cos
. Chọn D.
AK a 2
5
5
2
Bài 5: Cho hình lăng trụ đứng ABC. ABC có AB a , AC a 3 , AA a ,
1500 . Gọi M là trung điểm của CC , là góc giữa mặt phẳng AB M và
BAC
mặt phẳng ABC . Khẳng định nào sau đây là đúng?
A. sin
66
.
22
B. sin
66
.
11
418
.
44
C. sin
D. sin
418
.
22
Lời giải
Kẻ BC cắt B M tại N . Khi đó M là trung điểm của BN .
Ta có AB M ABC AN .
Khi đó sin
B'
d B , ABC d B , ABC
.
d B , AN
2d M , AN
C'
A'
a
M
B
C
Ta có d B , ABC BB a .
Kẻ MH AN H AN d M , AN MH .
a
Xét tam giác ABC ta có
1500
a 3
H
A
BC 2 AB 2 AC 2 2 AB. AC.cos BAC
3
BC 2 a 2 3a 2 2.a.a 3. 7 a 2 BC a 7
2
AB 2 BC 2 AC 2 a 2 7a 2 3a 2 5 7
cos ABC
.
2 AB.BC
14
2a.a 7
SABC
2
1
1 a.a 3. 1 a 3 .
AB. AC.sin BAC
2
2
2
4
ABC
Xét tam giác ABN có AN 2 AB 2 BN 2 2 AB.BN .cos
AN 2 a 2 28a 2 2.a.2a 7.
Ta lại có SACN S ABC
5 7
19a 2 AN a 19.
14
a2 3
a 3 1
4 57 .
CH . AN CH
4
2
38
a 19
2.
2
18
N
a 2 3a 2 11a 2
a 418
MH
.
Suy ra MH MC CH
4
76
38
38
2
Vậy sin
2
BB
2MH
2
a
418
. Chọn D.
22
a 418
2.
38
Nhận xét: Với bài này chúng ta cũng có thể lựa chọn cách tính khoảng cách từ điểm
C đến giao tuyến AN và mặt phẳng AB M tương tự như cách ở trên.
Bài 6: Cho lăng trụ ABC. A BC có đáy là tam giác đều cạnh 3a , hình chiếu vng
góc của A lên mặt phẳng ABC là điểm H thuộc cạnh AB thỏa mãn
7
. Khi đó tan góc
AH 2 BH 0 , là góc giữa AA và mặt đáy, biết tan
2
giữa hai mặt phẳng ABC và AHC bằng
A. 2 6 .
B.
6
.
12
C. 3 6 .
D.
6
.
18
Lời giải
Gọi I là giao điểm của AC và AC . Ta có ABC A HC HI .
d C , ABC
Gọi là góc giữa hai mặt phẳng ABC và AHC . Khi đó sin
Xét tam giác BCH ta có
A'
2
2
B'
I
Góc giữa AA và ABC là
AAH .
Ta có tan
T
AH
7
AH a 7.
AH
2
A
Từ đó suy ra tam giác A HC vng cân tại H .
Do đó, A C HI hay d C , HI CI
φ
M
H
3a
B
C
N
K
A C a 14
.
2
2
Gọi N là hình chiếu vng góc của C lên mặt phẳng ABC . Khi đó CN / / AB .
19
.
C'
CH BC BH 2 BC.BH .cos ABC
1
CH 2 9a 2 a 2 2.3a.a. 7a 2 CH a 7.
2
2
d C , HI
Kẻ NK AB K AB , khi đó NK CM
3a 3
( CM là trung tuyến trong tam
2
giác đều cạnh 3a ).
Kẻ NT C K T C K , dễ thấy d C , ABC d N , ABC NT .
Xét tam giác C NK vuông tại N , đường cao NT , ta có
1
1
1
1
4
55
3 1155
2
NT
.
2
2
2
2
2
NT
C N
NK
7a
27a
189a
55
3a 1155
NT
3 330
55
tan 3 6 . Chọn C.
Suy ra sin
CI
55
a 14
2
Nhận xét: Đây là một bài xác định góc khó, vì vậy sử dụng khoảng cách để tính góc
giữa hai mặt phẳng có thể coi là phương pháp tối ưu. Cũng như các bài tập ở trên,
chúng ta cũng có thể có nhiều lựa chọn khác nhau trong việc chọn tính khoảng cách từ
điểm tới đường thẳng và mặt phẳng để giải quyết bài tốn.
c. Một số bài tập đề nghị
Bài 1: Cho hình chóp S . ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường
trịn đường kính AB 2a , SA ABCD và SA a 3 . Khi đó tan góc giữa hai mặt
phẳng SAD và SBC bằng
A. 2 7.
B. 7.
C. 2 14.
D. 14.
Bài 2: Cho hình chóp S . ABCD có đáy là hình vng cạnh a , cạnh bên SA a và
vng góc với mặt phẳng đáy. Gọi M , N lần lượt là trung điểm của SB và SD , là
góc giữa hai mặt phẳng AMN và SBD . Giá trị sin bằng
2
2 2
7
1
.
.
.
B.
C.
D. .
3
3
3
3
Bài 3: Cho hình chóp S . ABCD có ABCD là hình thang vng tại A và D, AB 2a,
A.
AD DC a, SA vng góc với đáy. Góc giữa hai mặt phẳng SCD và ABCD
bằng 600. Khi đó, tan góc giữa hai mặt phẳng SBC và ABCD bằng
A.
6
.
2
B.
6
.
3
C.
20
6.
D.
2.
Bài 4: Cho hình chóp S . ABCD có đáy ABCD là hình thang vng tại A và B , SA
vng góc với mặt phẳng ABCD , AB BC a, AD 2a. Biết góc giữa SC và mặt
phẳng ABCD bằng 450 . Khi đó góc giữa hai mặt phẳng SAD và SCD bằng
A. 300.
6
C. arccos
.
3
B. 450.
D. 600.
Bài 5: Cho hình chóp tam giác đều S . ABC có cạnh đáy bằng a , cạnh bên bằng a 2 .
Khi đó, sin góc giữa mặt bên và mặt đáy bằng
A.
10
.
5
B.
15
.
5
C.
6
.
2
D.
6
.
3
Bài 6: Cho hình chóp tứ giác đều S . ABCD , có cạnh đáy bằng a, cạnh bên bằng
a 5
. Gọi M là trung điểm của SC. Khi đó, sin góc giữa hai mặt phẳng MBD và
2
ABCD bằng
A.
10
.
5
B.
15
.
5
C.
6
.
2
D.
6
.
3
Bài 7: Cho hình hộp chữ nhật ABCD. A ' B ' C ' D ' có AB 2a , AD a , AA ' a 3.
Gọi là góc giữa hai mặt phẳng AC B và A C D. Tính sin .
A. sin
4 15
.
19
B. sin
11
.
19
C. sin
2 15
.
19
D. sin
3 15
.
19
Bài 8: Cho hình lăng trụ ABC. A BC có BA CA AA 2a , BA BC a ,
1200 . Gọi là góc giữa hai mặt phẳng ABB A và BCC B , tính sin .
ABC
A. sin
2 5
.
5
B. sin
2 3
.
4
C. sin
6 2
3
. D. sin
.
4
2
Bài 9: (Đề thi THPT Quốc gia 2018) Cho hình lập phương ABCD. ABC D có tâm O
. Gọi I là tâm của hình vng AB C D và M là một điểm thuộc đoạn thẳng OI sao
cho MO 2 MI . Khi đó, cơsin của góc tạo bởi hai mặt phẳng MC D và MAB
bằng
A.
6 85
.
85
B.
7 85
.
85
C.
21
17 13
.
65
D.
6 13
.
65
d. Đánh giá hiệu quả của đề tài
Với việc vận dụng đề tài này vào ơn luyện thi THPT Quốc Gia và bồi dưỡng
học sinh giỏi kết hợp với giảng dạy những phần kiến thức khác trong chương trình bộ
mơn Tốn thì đã đạt được những hiệu quả nhất định, kết quả thi của học sinh được
nâng cao rõ rệt.
Tơi đã tiến hành dạy thực nghiệm đề tài ở lớp 12B8 và đã kiểm tra kỹ năng giải
các bài tập phần tính góc giữa hai mặt phẳng ở các lớp 12B6 và 12B8( 12B6 có mặt
bằng tư duy tốt hơn) thì nhận thấy kết quả:
Lớp
Sĩ số
Số HS giải bài tốn theo
Số HS giải được bài tốn theo
phương pháp truyền thống
phương pháp mới
SL
TL(%)
SL
TL(%)
12B6
40
38
95%
2
5%
12B8
38
3
7,9%
35
92,1%
Trong 2 học sinh lớp 12B6 giải bài tốn theo phương pháp vận dụng khoảng
cách để tính góc thì cả 2 em đều thuộc đội tuyển ơn thi học sinh giỏi đã được tiếp thu
nội dung đề tài. Đồng thời nhận thấy những em vận dụng phương pháp truyền thống
trong q trình giải cịn lúng túng, nhiều em chưa đưa đến kết quả chính xác. Các học
sinh vận dụng khoảng cách vào tính góc giữa hai mặt phẳng thì đưa ra kết quả nhanh
và chính xác hơn.
Từ những kết quả đánh giá như trên, có thể rút ra kết luận rằng: Đề tài có tính
khoa học, hiệu quả cao, có thể vận dụng tốt trong dạy học.
3. KẾT LUẬN
Trong q trình giảng dạy cho học sinh, tơi thấy việc vận dụng khoảng cách vào
bài tốn tính góc giữa hai mặt phẳng giúp học sinh dễ dàng và nhanh chóng tìm ra kết
quả. Cũng thơng qua cách giải này học sinh thành thạo hơn kỹ năng tính khoảng cách
từ một điểm đến đường thẳng và mặt phẳng. Qua đó, vận dụng nhiều trong cái bài tốn
hình học khơng gian có trong các đề thi THPT Quốc gia, giúp các em tự tin để giải
quyết các bài tốn nhanh gọn, phù hợp với hình thức thi cử hiện nay.
Thơng qua đề tài này, chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng có rất nhiều lựa chọn để
chúng ta tính góc thơng qua khoảng cách, bằng việc lấy điểm phù hợp để tính khoảng
22
cách tới giao tuyến và mặt phẳng tương ứng, qua đó giúp học sinh tự tin hơn để giải
quyết các dạng tốn này.
Với nội dung đề tài này, giáo viên có thể triển khai giảng dạy ở đối tượng học
sinh khá, giỏi với thời lượng 2 buổi. Đồng thời đề tài cũng chỉ ra phương pháp mà ít
giáo viên và học sinh sử dụng, từ đó để mọi người cùng thảo luận, đóng góp ý kiến và
phát triển thêm từ đó làm phong phú hơn về phương pháp giải các bài tốn về góc giữa
hai mặt phẳng và hơn nữa là các bài tốn liên quan đến hình học khơng gian.
Trong thực tế giảng dạy tơi thấy cịn có nhiều dạng bài tập liên quan tới tính góc
giữa hai mặt phẳng có thể vận dụng khoảng cách để tính nhanh gọn hơn ... Tuy nhiên
tơi chưa thể đề cập tới các vấn đề một cách sâu rộng được rất mong được sự góp ý của
các đồng nghiệp để đề tài được hồn thiện hơn.
Trong q trình thực hiện đề tài tơi có tham khảo một số tài liệu như sau:
- Sách Hình học 11 – Trần văn Hạo.
- Sách chun đề trọng điểm bồi dưỡng học sinh giỏi hình học khơng gian –
Nguyễn Quang Sơn.
- Hệ thống đề thi THPT Quốc Gia, đề thi thử Sở GD – ĐT Hà Tĩnh, các trường
THPT trong tồn Quốc.
- Các trang web www.toanmath.com; www.mathvn.com; www.facebook.com;
4. KIẾN NGHỊ
Qua thực tế dạy học Tốn ở truờng THPT tơi có một số kiến nghị, đề xuất sau:
- Cần triển khai buổi học chun đề phân tích đề thi THPT Quốc Gia ngay sau
khi có đề minh họa và đề thi chính thức của bộ giáo dục.
- Các bài viết và các đề tài hay cần được Sở GD - ĐT chia sẽ rộng rãi trong các
buổi chun đề để các đồng nghiệp cùng học hỏi trao đổi kinh nghiệm.
Trên đây là một số ý kiến của bản thân tơi rút ra được trong q trình dạy học tại
trường THPT. Vì thời gian có hạn, ứng dụng đề tài ở phạm vi một đơn vị nên việc
kiểm chứng gặp nhiều khó khăn. Mặc dù vậy tơi cũng mạnh dạn đề xuất mong được sự
góp ý của các đồng nghiệp để đề tài hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
23